Eines der Hauptprobleme, die sich immer wieder in der Vergangenheit ergeben haben ist die Beurteilung des Frequenzverhaltens von Tastköpfen im Zusammenspiel mit dem Oszilloskop. Die Betrachtung auf der Zeitebene ist kein Problem. Einfach einen nahezu idealen Rechteckimpuls erzeugen und ihn mit dem Tastkopf auf das Oszilloskop darstellen.

Bei der Bestimmung des Frequenzgangs ist jedoch ein Frequenzbereich über den gesamten Einsatzbereich des Tastkopfes zu durchlaufen. Im Bereich der Höchstfrequenz geschieht dies mit Netzwerkanalysatoren. Leider arbeiten diese auf einer Impedanz von 50 Ω, was wiederum die Verwendung für hochohmige Tastköpfe ausschließt.

Bislang war daher hier nur die umständliche Aufnahme von einzelnen Messwerten über den gesamten Frequenzbereich mit einer sinnvollen Schrittweite notwendig. Für eine Optimierung, z.B dem Abgleich ist dies unbrauchbar. Hier ist nun beschrieben wie es dennoch möglich ist.

Allerdings die folgenden Notwendigkeiten müssen erfüllt sein:

Es ist ein Sweepgenerator notwendig, der zusätzlich einen Triggerausgang zur Synchronisation mit dem Oszilloskop besitzt. Das Oszilloskop benötigt entweder zwei Kanäle oder ein zusätzlichen externen Triggereingang, eben für diese Synchronisation. Vorteilhaft wären zusätzliche Funktionen, wie z.B. Hüllkurve, um die Darstellung der Spannungshöhen auf den jeweiligen Maximalwert zu beschränken

Messaufbau

Beispiel 1 mit einem Fluke Scopemeter 190-502

Messgeräte

Signalgenerator HP 8350 Sweep Oszillator mit RF Plugin HP 83592B 0,01 - 20 GHz
Feedthru Huber & Suhner 6701.01 B
Probe VP 510
Oszilloskop Fluke Scopemeter 190-502

 

Resultat

 Bild 2: Hüllkurve des Ausgangssignals in Abhängigkeit zur Frequenz

Wie schon zuvor erwähnt, wird im Bild 2 lediglich die Hüllkurve angezeigt. Diese Funktion ist allerdings nicht bei allen Oszilloskopen vorhanden. Aus der oberen Kurve ist nun das Frequenzverhalten ersichtlich. Die Skalierung ist linear, was für 3 dB Abweichungen 1,414 und 0,707 bei einer linearen Skalierung bedeutet. Bezogen auf einen normierten Wert von 1 bei 10 MHz, dies entspricht im Bild 2 etwa 3,5 DIV, bedeutet die 3 dB Grenze 5 DIV bzw. 2,5 DIV. Die x-Achse hat eine Skalierung von 100 MHz/DIV. Der Sweepgenerator verfügt über die Funktion Frequenzmarker (siehe Pfeil) setzen zu können. Dort wird das HF-Signal des Generators kurzzeitig reduziert wodurch ein Pegelsprung in der Kurve zu erkennen ist. Auf die Grenze 2,5 DIV gelegt bedeutet dies hier eine Bandgrenze von ca. 700 MHz.

Beispiel 2 mit einem LeCroy LT342L

Messgeräte

Signalgenerator HP 8350 Sweep Oszillator mit RF Plugin HP 83592B 0,01 - 20 GHz
Feedthru Huber & Suhner 6701.01.B
Probe Isoprobe III-HF
Oszilloskop LeCroy LT342L

 

Der Isoprobe III-HF wurde auf Basis des o.g. Scopes eingestellt.

Resultat

Bild 3: gewobbeltes Sinussignal von 10 MHz bis 1000MHz.

Bild 4: Darstellung der Extrema

Bei diesem Gerät gibt es keine Hüllkurvenfunktion. Allenfalls die Darstellung der Extrema (Bild 4). Diese Funktion ist allerdings statisch und für die Entwicklung (Abgleich) unbrauchbar. Für das „bewegte Bild“ ist daher nur der klassische Sweep (Bild 3) verwendbar. Die Kurve im Bild 4 zeigt einen leichten Versatz nach links. Die Bandbreite des Tastkopfes kann hier mit 650 MHz angegeben werden. Bei den im Bild 4 zu sehenden Spikes handelt es sich um ein Sample-Problem des Scopes.