Oszilloskope

Was ist ein Oszilloskop und wofür wird es verwendet?

Ein Oszilloskop ist ein elektronisches Messinstrument, mit dem sich elektrische Spannungen als zeitabhängige Kurven auf einem Bildschirm darstellen lassen. Es ist eines der wichtigsten Werkzeuge in der Elektronik und Elektrotechnik, um elektrische Signale sichtbar zu machen und zu analysieren.

Verwendung findet das Oszilloskop z. B. bei:

• der Fehlersuche in Schaltungen,

• der Prüfung von Signalformen (z. B. Rechteck, Sinus, Sägezahn),

• der Analyse von Impulsen, Schwingungen oder Störungen,

• dem Messen von Frequenz, Amplitude, Anstiegszeit oder Pulsbreite,

• und der Entwicklung sowie Inbetriebnahme elektronischer Geräte.

Es hilft Dir dabei zu erkennen, ob ein Signal die gewünschte Form hat, ob es Störungen gibt oder ob beispielsweise eine Taktfrequenz korrekt anliegt.

Welche Arten von Oszilloskopen gibt es?

Die wichtigsten Oszilloskoptypen sind:

1. Analoge Oszilloskope

• Funktionieren mit einer Kathodenstrahlröhre (CRT), auf der das Signal direkt angezeigt wird.

• Heute kaum noch gebräuchlich, da sie keine digitale Speicherung ermöglichen und in der Funktionalität eingeschränkt sind.

2. Digitale Speicheroszilloskope (DSO)

• Wandeln analoge Signale über einen Analog-Digital-Wandler (ADC) in digitale Daten um.

• Die digitalen Daten können gespeichert, ausgewertet, gezoomt und exportiert werden.

• Standard in Labor, Schule und Industrie.

3. Mixed-Signal-Oszilloskope (MSO)

• Kombinieren analoge und digitale Kanäle, um z. B. Mikrocontroller- oder FPGA-Signale mit digitalen Zuständen und analogen Spannungen gleichzeitig zu messen.

4. Handheld-Oszilloskope

• Kompakt und akkubetrieben – ideal für den mobilen Einsatz vor Ort, z. B. in der Instandhaltung oder bei Außeneinsätzen.

5. PC-Oszilloskope

• Bestehen aus einem Messmodul, das per USB oder LAN mit einem Computer verbunden wird.

• Der PC übernimmt Anzeige, Steuerung und Datenauswertung.

Was bedeuten Bandbreite, Abtastrate und Speichertiefe bei Oszilloskopen?

Bandbreite (Bandwidth):
Die Bandbreite gibt an, bis zu welcher Frequenz das Oszilloskop Signale noch korrekt erfassen kann. Ein Oszilloskop mit 100 MHz Bandbreite kann Signale bis ca. 100 MHz noch zuverlässig anzeigen – darüber hinaus werden Signale verzerrt oder abgedämpft dargestellt. Für saubere Messergebnisse sollte die Bandbreite 3 bis 5 Mal höher sein als die maximale Frequenz im Signal.

Abtastrate (Sampling Rate):
Sie gibt an, wie oft pro Sekunde das Oszilloskop das Eingangssignal misst – z. B. 1 GSa/s = 1 Milliarde Samples pro Sekunde. Eine zu niedrige Abtastrate führt zu „aliasing“, d. h. das Signal wird falsch dargestellt. Faustregel: Die Abtastrate sollte mindestens 5- bis 10-mal so hoch sein wie die höchste Signalfrequenz.

Speichertiefe (Memory Depth):
Sie bestimmt, wie viele Messpunkte das Oszilloskop intern speichern kann. Eine hohe Speichertiefe ist vor allem bei langsamen Signalen oder langen Signalverläufen wichtig, um auch bei hoher Abtastrate alle Details darstellen zu können.

Wie viele Kanäle sollte ein Oszilloskop haben?

Die benötigte Kanalanzahl hängt vom Einsatz ab:

• 2-Kanal-Oszilloskope sind Standard für viele allgemeine Anwendungen – z. B. zum Vergleich zweier Signale oder zur Differenzmessung.

• 4-Kanal-Oszilloskope sind ideal, wenn Du komplexere Signale untersuchen oder z. B. mehrere Taktsignale, Busleitungen oder kombinierte Signalverläufe gleichzeitig beobachten willst.

• MSOs bieten zusätzlich z. B. 8 oder 16 digitale Kanäle, um gleichzeitig digitale Zustände (High/Low) mit analogen Signalen aufzuzeichnen.

Worauf sollte ich beim Kauf eines Oszilloskops achten?

Hier sind die wichtigsten Kriterien, auf die Du beim Kauf achten solltest:

• Bandbreite: Reicht die Bandbreite aus, um Deine Signale korrekt darzustellen?

• Abtastrate: Ist sie hoch genug, um auch schnelle Signalverläufe exakt zu erfassen?

• Speichertiefe: Ermöglicht sie lange oder hochauflösende Aufzeichnungen?

• Kanalanzahl: Wie viele Signale willst Du gleichzeitig analysieren?

• Triggerfunktionen: Gute Trigger helfen Dir, wiederholbare und stabile Signalansichten zu bekommen.

• Bedienung und Menüführung: Intuitiv bedienbar oder kompliziert? Touchscreen oder klassische Tasten?

• Schnittstellen: USB, LAN, HDMI oder WLAN – je nachdem, ob Du Daten exportieren, remote messen oder auf einem externen Display anzeigen willst.

• Zubehör und Software: Gibt es passende Tastköpfe, Firmware-Updates, Analysefunktionen oder Erweiterungen?

Was ist ein Trigger und wozu dient er?

Ein Trigger ist eine Art Auslöser, mit dem das Oszilloskop weiß, wann es mit der Darstellung beginnen soll.
Beispiel: Wenn Du ein periodisches Signal hast, z. B. ein Rechtecksignal, „springt“ das Signalbild ohne Trigger ständig auf dem Bildschirm. Mit dem Trigger kannst Du eine bestimmte Signalbedingung festlegen – z. B. einen Anstieg bei 2 V – und das Oszilloskop startet dann bei jedem Durchlauf genau an dieser Stelle.

Das Ergebnis ist ein stehendes, gut lesbares Bild des Signals. Du kannst auch auf bestimmte Signalverhältnisse, Impulsbreiten oder sogar serielle Protokolle (UART, I2C, SPI) triggern, sofern das Oszilloskop das unterstützt.

Kann ich mit einem Oszilloskop auch Strom messen?

Ein Oszilloskop misst primär Spannungen. Um Strom zu messen, brauchst Du einen Stromwandler oder eine Strommesszange, die den Strom proportional in eine messbare Spannung umwandelt. Diese Hilfsmittel werden an das Oszilloskop angeschlossen und liefern dann eine entsprechend skalierte Spannung, die Du auswerten kannst.

Welches Zubehör brauche ich für mein Oszilloskop?

Das wichtigste Zubehör für den Start:

• Tastköpfe (Probes): Standard ist 1:10-Dämpfung. Für spezielle Messungen gibt es Hochspannungstastköpfe, differenzielle Sonden oder Stromzangen.

• Messleitungen / Krokodilklemmen: Für eine stabile Bezugserde.

• Transportkoffer oder Gehäuse: Besonders wichtig bei mobilen Geräten.

• Software / Analysepakete: Viele digitale Oszilloskope bieten optionale Software für PC-Analyse, Exportformate, Fernzugriff oder Protokollanalysen (z. B. CAN, I2C).