DUT. Hinweise zum Messaufbau:

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1 Messen mit dem Oszilloskop (Messungen an Rechtecksignalen) VCC Oszilloskop Impulsgenerator G Koaxialleitung Z=50 Ω Tastkopf (Probe) IN DUT OUT Tastkopf (Probe) Lastschaltung R T = 50 Ω GND Hinweise zum Messaufbau: Die Koaxialleitung vom Generator zum Messobjekt (DUT = Device Under Test) ist auf der DUT-Seite mit einem Abschlusswiderstand von R T = 50 Ω (Terminator) zu versehen. Dadurch wird ein Spannungsteiler mit dem Generatorinnenwiderstand R i = 50 Ω und dem Abschlusswiderstand R T = 50 Ω gebildet. Die vom Generator gesendete Signalspannung wird 1:1 geteilt. An R T ist dann nur die halbe Generatorspannung messbar. Die Signal-Pegel-Anzeigen an den jeweiligen Generatoren entsprechen nur dann dem wirklichen Signalpegel, wenn der Abschlusswiderstand benutzt wird! Also immer den Abschlusswiderstand benutzen! Wird der Abschlusswiderstand vergessen, können u.u. wegen der zu hohen Eingangsspannung empfindliche Bauteile im DUT zerstört werden. Vol/ /9

2 In der Regel werden zum Abgreifen der zu messenden Signale Tastköpfe benutzt, die in unterschiedlichen Ausführungen angeboten werden. Tastköpfe sind so konstruiert, dass sie das zu messende Signal möglichst wenig belasten und somit eine ungewollte Signalveränderung niedrig gehalten wird. Tastköpfe müssen abgeglichen werden, um die Signalform richtig darstellen zu können. Das wird durch Abgleich eines Trimmkondensators am Tastkopf erreicht. Oszilloskope haben meist einen Ausgang, an dem ein definiertes Signal dafür zur Verfügung gestellt wird (siehe Handbuch zum jeweiligen Gerät). Der Abgleich erfolgt mittels eines Rechtecksignals bei einer Frequenz von 1 khz (Periodendauer 1ms). Bei der Messung von Zeitverzögerungen zwischen zwei Signalen sind Tastköpfe vom gleichen Typ zu verwenden. Grund: Tastköpfe haben durch ihren Aufbau und den daraus resultierenden physikalischen Zusammenhängen definierte Signallaufzeiten. Den größten Einfluss hat die Leitungslänge. Werden Tastköpfe mit verschiedenen Leitungslängen zur Verzögerungszeit-Messung verwendet, wird das Messergebnis verfälscht, weil das Signal, welches über die kürzere Leitung zum Oszilloskopeingang gelangt, um die Laufzeitdifferenz beider Tastköpfe früher registriert wird. Dies kann bei erwarteten Zeitverzögerungen im einstelligen ns-bereich je nach Leitungslängen- Differenz schnell zu Messfehlern von 50% und mehr führen. Die Masseleitungen von Tastkopf und Koaxilaleitung (vom Generator) sind unbedingt an die GND- bzw 0V-Buchsen anzuschließen. Hinweise zur Messung: Die Ablesegenauigkeit wird erhöht, wenn die gesamte Anzeigefläche des Schirmes für den zu messenden Bereich genutzt wird. D.h. die Auflösung der X- und Y-Achsen werden so eingestellt, dass nur der Bereich, der zur Messung benötigt wird, auf dem Schirm sichtbar ist. Dabei ist aber zu beachten, dass sich die Feinregler in der kalibrierten Stellung befinden. Nur dann ist gewährleistet, dass die eingestellte Auflösung und das Ableseraster des Schirmes einander entsprechen. Bei der Messung von Verzögerungs-, Anstiegs- und Abfallzeit sind bestimmte Vorschriften zu beachten. Diese sind in den Bauelemente- Datenbüchern als Messvorschrift angegeben. Die Messung sollte, wenn möglich, mit einer am Ausgang angeschlossenen Lastschaltung (Anzeige, weitere Logikbauelemente usw.) erfolgen, um reale Bedingungen zu erreichen ( Ein Ausgang, an den nichts angeschlossen wird, ist unnötig!). Vol/ /9

3 Beispiele von Messungen: Messen der Verzögerungszeit (Propagation Delay) t PLH, t PHL Das Messen der Verzögerungszeit sollte jeweils für die ansteigende (t PLH ) und die abfallende (t PHL ) Flanke erfolgen. Die gezeigten Werte gelten für Standard-TTL (nach Datenbuch Texas Instruments) Input Signal 1,5 V 3 V 0 V V OH High-Pegel des Ausgangssignals V OL Low-Pegel des Ausgangssignals t PLH t PHL Output Signal In-Phase 1,5 V V OH V OL 0 V t PHL t PLH V OH Output Signal Out-of-Phase 1,5 V V OL 0 V Vol/ /9

4 Messen der Anstiegs- und Abfallzeit (rise time tr, fall time tf) Die Anstiegszeit einer Signalflanke ist die Zeit, die ein Signal benötigt, um von 10% seines Absolutwert-Pegels auf 90% anzusteigen. Entsprechend ist die Abfallzeit die Zeit zwischen 90% und 10%. Messhinweis: Das Signal so auf dem Schirm einstellen, dass es genau zwischen den Marken 0% und 100% liegt. Dann die Zeit zwischen den Marken 10% und 90% ablesen. 100% 90% 0% 10% t r t f Vol/ /9

5 Beispiel: Messen der Verzögerungszeit zweier TTL-Signale mit dem Digitaloszilloskop DPO 4054 Vol/ /9

6 1. DPO 4054 einschalten 2. Anschließen der Tastköpfe an Kanal 1 und Kanal 2 3. Kanal 1 (gelbe Taste) und Kanal 2 (blaue Taste) durch Drücken der jeweiligen Taste zur Anzeige bringen. 4. Je nachdem welche Taste zuletzt gedrückt wurde, wird am unteren Bildschirmrand ein Auswahlmenü für den gewählten Kanal angezeigt. Durch Drücken der darunterliegenden Tasten lassen sich Bedingungen direkt oder über ein weiteres Menü, welches am rechten Bildschirmrand erscheint, einstellen. Die Einstellungen sollten entsprechend der schwarz markierten Auswahlen sein. Kopplung DC AC Impedanz 1MΩ 50Ω Invertier. Ein Aus Bandbreite Voll Notiz 5. Taste Autoset 5 betätigen Es werden Grundeinstellungen vorgenommen. Das Gerät zeigt die beiden Kanäle entsprechend der Eingangs-Signalpegel in einer mittleren Auflösungsstufe an. 6. Zur Verzögerungszeitmessung müssen beide Signale horizontal auf gleiche 0V-Linie eingestellt werden. Dazu in beiden Kanal-Auswahlmenüs die Kopplung auf stellen. Mittels der zum Kanal zugehörigen Position -Regler im Bedienfeld Vertical die beiden Signalgrundlinien auf die dritte Linie unter der Mittellinie stellen. Mit dem zum Kanal zugehörigen Scale -Drehschalter im Bedienfeld Vertical die Auflösung für beide Kanäle auf 500mV stellen. In beiden Kanal-Auswahlmenüs die Kopplung auf DC stellen. Vol/ /9

7 7. Um die richtige zeitliche Lage von Signalen auf dem Bildschirm abbilden zu können, muss das Oszilloskop die Bedingungen kennen, bei denen es mit der Aufnahme des Signales beginnen soll. Dazu dient die Triggereinheit. 6 Im Bedienfeld Trigger die Taste Menu (Bild vorige Seite) drücken. Am unteren Bildschirmrand wird nebenstehendes Menü eingeblendet. Durch Auswahl der unter den Feldern liegenden Tasten die Einstellungen vornehmen. Außerdem lässt sich der Triggerpegel auch direkt über den Regler Level im Bedienfeld Trigger einstellen. Die Einstellungen bedeuten: - Typ: Es wird auf eine Flanke getriggert - Quelle: Kanal 1 ist Triggerquelle - Kopplung: Es wird das gesamte Signal mit Gleich- und Wechselspannungsanteilen in die Auswertung einbezogen - Flanke: Es wird die steigende Flanke als Bedingung herangezogen - Pegel: Der Trigger startet bei einem Signalpegel von +1,4V - Modus: Die Triggereinheit arbeitet im automatischen Betrieb 8. Um die Verzögerungszeit messen zu können, ist es nötig, die horizontale Auflösung (Zeitachse) soweit zu erhöhen, dass die beiden Flanken in genügendem Abstand zueinander angezeigt werden. Im Bedienfeld Horizontal mit dem Regler Scale 15 die Zeitachse entsprechend einstellen. Mit dem Regler Position 14 lässt sich die Position des/der Signals/Signale auf der Zeitachse nach rechts oder links verschieben, ohne die relativen Positionen zu verändern. 9. Die Messung erfolgt mittels zweier Cursor, die sich in den Schirm einblenden lassen. 2 1 Drücken der Taste Cursors blendet zwei Cursor ein, die mit den Reglern Multipurpose a und Multipurpose b 6 bewegt werden können. Es gibt zwei Cursormodelle: Ausgangspunkt: kein Cursor aktiv - Erstes Drücken der Taste Cursors blendet zwei Cursor für die Zeitmessung ein. Cursor a kann mit Regler Multipurpose a verschoben werden. Entsprechend Cursor b mit Multipupose b. Durch Drücken der Taste Select 3 wird die Betriebsart Gekoppelt eingestellt. Typ Flanke Quelle 1 Kopplung DC Flanke Pegel 1,4V Modus Auto & Holdoff Vol/ /9

8 Dabei lassen sich mit Multipurpose a beide Cursor bewegen. Mit Multipurpose b der Cursor b alleine. - Zweites Drücken der Taste Cursors blendet einen Kombinationscursor für Zeit- und Spannungsmessung ein. Hier sind die Cursor ebenfalls den Multipurpose-Reglern zugeordnet. Durch Drücken der Taste Select wird zwischen Zeit- und Spannungsmessung umgeschaltet. Die jeweilige Betriebsart wird im Wertefenster 6 angezeigt. Sollten die Cursor nicht auf dem Schirm sichtbar sein, liegen sie außerhalb des angezeigten Zeitfensters. Der Marker T 2 zeigt den Ort des Triggerereignisses auf der Zeitachse an. Der zeitliche Abstand bzw. die Spannungsdifferenz zwischen beiden Cursor wird in einem Wertefenster als Δ-Wert angezeigt. Die eigentliche Messung erfolgt, indem der Cursor a auf den Schnittpunkt der ersten Flanke mit der Mittellinie gestellt wird und der zweite Cursor b auf den Schnittpunkt der zweiten Flanke mit der Mittellinie (gilt nur für dieses ausgewählte Beispiel). Die jeweiligen Messbedingungen sind den Datenblättern bzw. -büchern der Hersteller zu entnehmen. - Drittes Drücken der Taste Cursors blendet die Cursor wieder aus Im Normalfall werden fortlaufend Messungen durchgeführt und der Bildschirm aktualisiert. 1 Erkennbar ist das an der Anzeige Run im Feld. Möchte man das gerade angezeigte Bild einfrieren, ist die Taste Run/Stop 16 zu drücken. Erneutes Drücken startet die fortlaufende Messung wieder. Manchmal ist es bei stark verrauschten Signalen sinnvoll, sich einen sogenannten Einzelschuss anzeigen zu 17 lassen. Dazu wird die Taste Single betätigt. Hierbei wird der letzte Kurvenzug der letzten Messung angezeigt. Man erhält so ein klareres Bild. Die fortlaufende Messung wird wieder mit Run/Stop gestartet. Vol/ /9

9 11. Speichern des Bildschirminhaltes auf einem USB-Stick - Anschließen des USB-Stick an der Vorderseite des Oszilloskopes - Taste Save drücken - Es wird eine Grafikdatei tekzzzzz.yyy auf den Stick geschrieben. zzzzz steht für eine fortlaufende Nummerierung beginnend bei Jedes weitere Speichern erhöht die Nummerierung um 1. yyy steht für die Grafikformate bmp, png oder tif. Das Grafikformat kann geändert werden. - Taste Menu drücken 2 - Taste Bildschirm speichern drücken Rechts auf dem Bildschirm öffnet sich ein Auswahlmenü - Im Menü Bildschirm speichern lassen sich die drei Formate png, bmp und tif mittels der Taste Dateiformat auswählen. Das png-format hat den geringsten Speicherbedarf. Bildschirm speichern Signal speichern Setup speichern Signal abrufen Gespeich. Einstell. abrufen Save zuweisen zu Daten Dienstprogr. f. Dateien - Verlassen des Menüs durch Drücken der Taste Menu Off. Vol/ /9

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