SuperminarenandClaude Sonnet 5.5
f7fa8cfbc1
- Sections and slides rewritten in Swedish; German law and institutions replaced by Swedish/CEPT/ITU equivalents (PTS, SSA, PTSFS 2025:1, SSMFS 2008:18), unverified statements marked "% TODO VERIFY" - New toc: INSTEG, HAREC, UPPGRADERING; section idents are Swedish (see ident-map.tsv) - Exam-question tags, BNetzA question pool, solutions and the German SWL course removed - Static pages, snippets, applets, READMEs and image alt-texts translated - TikZ labels translated; SVG drawings regenerated (drawing 689 still fails to build upstream: it references a missing photo) - Changed from the original: not endorsed by DARC e.V., SSA or PTS Co-Authored-By: Claude Sonnet 5.5 <[email protected]>
4.5 KiB
På instegsnivån och grundnivån har vi lärt oss att ett oscilloskop visar spänningars förlopp över tid. Vi kan alltså kontrollera signalförlopp med ett oscilloskop.
[picture:1005:a_impulsbreite:Bestämning av pulsbredden hos en icke-ideal fyrkantsignal]Vid sidan av sinusformade växelspänningar förekommer genom digitalteknik också fyrkantsformade spänningar. Ett exakt fyrkantigt spänningsförlopp kan det dock inte finnas. Flankerna är alltid lite sneda eller deformerade. Tiden mellan stigningen och fallet hos en fyrkant, som kallas pulsbredd eller pulslängd, mäts därför alltid vid halva höjden, alltså vid 50 % av spänningen. På så vis säkerställs att alla får samma mätresultat för samma signal.
Orsaken till dessa deformationer är de oundvikliga kapacitanserna och induktanserna i ledningar och komponenter, som verkar som filter och dämpar de höga frekvenskomponenterna i en fyrkantsignal.Oscilloskop kan visa signaler med de mest skilda frekvenser och förlopp. För att dessa signaler ska synas stabilt på skärmen har oscilloskop en så kallad triggerfunktion (engelska trigger = "utlösa"). Instrumentet övervakar då ständigt insignalen och startar upptagningen exakt när ett tidigare bestämt villkor är uppfyllt - till exempel när signalen överskrider en viss spänning, den så kallade triggerspänningen. Från och med det ögonblicket börjar avsökningen och lagringen av mätvärdena, som sedan visas som en kurva på skärmen.
Genom detta förfarande startar varje bild alltid vid samma signaltillstånd, så att periodiska signaler som sinussvängningar eller fyrkantspulser verkar stå stilla och syns tydligt. Digitala oscilloskop kan dessutom visa enstaka bilder, alltså "frysa" skärmen. Det underlättar analys av icke-periodiska signaler. Knappen för detta är oftast märkt SINGLE. Dessutom kan flera mätningar läggas över varandra för att till exempel synliggöra tidsvariationer hos en signal (engelska jitter).
Alla ledningar lämpar sig inte för högfrekvenssignaler - det gäller också förbindelsen mellan mätobjektet och oscilloskopet. För det använder man vanligen så kallade mätprober. De skapar förbindelsen och ser till att signalen överförs så oförvanskad som möjligt utan att belasta kopplingen kraftigt. De reducerar signalspänningen (t.ex. i förhållandet 10:1), anpassar resistans och kapacitans och innehåller ofta en kompensation för höga frekvenser.
En mätprob består av ett greppliknande hölje, jämförbart med en kulspetspenna. På spetsen kan olika krokar eller nålar monteras för att kontaktera mätpunkten. Jordförbindelsen sker via en krokodilklämma (se figur [ref:a_oszilloskop_messung]). Figur [ref:a_oszilloskop_tastkoepfe] visar tre exempel på sådana mätprober. Högkvalitativa modeller är motsvarande dyra, eftersom de måste erbjuda hög bandbredd, minimal signalförvrängning och en exakt mekanik.
[photo:224:a_oszilloskop_messung:Mätning med en mätprob. Mellan dioderna D1 och D2 syns mätspetsen och längre till vänster krokodilklämman för jordförbindelsen.] [photo:223:a_oszilloskop_tastkoepfe:Mätprober med olika mätspetsar. Krokodilklämmorna har tagits av för den här bilden.]De enklaste mätproberna förbinder mätspetsen direkt med mätingången. Man talar om 1:1-prober, eftersom spänningen på spetsen når oscilloskopet oförändrad. Prober för höga frekvenser är mer avancerat byggda. De delar ned ingångsspänningen till ett mindre värde, ofta en tiondel. Mäter man en spänning på 10 volt med en sådan 10:1-prob visas 1 volt på skärmen.
På vissa oscilloskop kan man ställa in vilket delningsförhållande proben har. Då visas den verkliga spänningen på skärmen. Passiva 10:1-prober innehåller bland annat ett $\qty{9}{\mega\ohm}$-motstånd som ligger i signalvägen. Oscilloskop har i regel en inre resistans på $\qty{1}{\mega\ohm}$. Så uppstår en 10:1-spänningsdelare. Dessutom finns i proben eller kontakten en liten trimkondensator. Den används för att anpassa kapacitansen hos prob och kabel till mätingången och ställs in så att en fyrkantsignal visas så oförvanskad som möjligt på skärmen. Förutom de passiva prober som beskrivs här finns flera andra varianter. Det finns till exempel prober med anpassad $\qty{50}{\ohm}$-koaxialkabel. De lämpar sig särskilt bra för mycket höga frekvenser men har bara en relativt liten inre resistans. Aktiva utföranden löser det problemet genom att signalen förstärks direkt i proben.