Ein Oszilloskop-Tastkopf ist ein Instrument, das eine physische und elektrische Verbindung zwischen einem Messpunkt oder einer Signalquelle und einem Oszilloskop herstellt. Abhängig von Ihren Messbedürfnissen kann diese Verbindung mit etwas so Einfachem wie einem Stück Draht oder mit etwas so Komplexem wie einem aktiven Differentialtastkopf hergestellt werden. Im Wesentlichen ist ein Tastkopf eine Art Instrument oder Netzwerk, das die Signalquelle mit dem Eingang des Oszilloskops verbindet.
So funktionieren Oszilloskop-Tastköpfe
Ein Oszilloskop-Tastkopf stellt eine hochwertige Verbindung zwischen der Signalquelle – oder dem zu prüfenden Gerät (DUT) – und einem Oszilloskop her. Bei der Auswahl und Verwendung eines Oszilloskop-Tastkopfes gibt es eine Reihe wichtiger Überlegungen, darunter die physische Befestigung, die Auswirkungen auf den Schaltkreisbetrieb und die Signalübertragung.
Der Aufbau eines Oszilloskop-Tastkopfes
Die meisten Tastköpfe sind mit einem Kabel von mindestens ein oder zwei Metern Länge verbunden. Tastkopfkabel ermöglichen es, das Oszilloskop in einer stationären Position auf einem Wagen oder einer Werkbank zu
belassen, während der Tastkopf in der zu prüfenden
Schaltung von Testpunkt zu Testpunkt bewegt wird. Allerdings kann das Tastkopfkabel in einigen Fällen die Bandbreite des Tastkopfs verringern. Deshalb gilt: Je länger
das Kabel, desto größer die Reduzierung.
Die meisten Tastköpfe haben auch einen Messkopf oder Griff mit einer Tastspitze. Der Messkopf ermöglicht es Ihnen, den Tastkopf zu halten, während Sie die Spitze zum Prüfpunkt manövrieren. Oft hat diese Tastspitze die Form eines gefederten Hakens, mit dem Sie den Tastkopf an dem Prüfpunkt befestigen können.
Anschließen der Tastköpfe
Das Anbringen des Tastkopfes am Prüfpunkt stellt eine elektrische Verbindung zwischen der Tastkopfspitze und dem Eingang
des Oszilloskops her. Daher ist es zwingend erforderlich, dass der Tastkopf einen minimalen Einfluss (typischerweise als „Last“ bezeichnet) auf die zu prüfende Schaltung hat und
eine angemessene Signaltreue für die gewünschten Messungen beibehält. Wenn der Tastkopf die Signaltreue
nicht beibehält oder das Signal anderweitig verändert oder die Funktionsweise eines Schaltkreises verändert, sieht und
übermittelt das Oszilloskop eine verzerrte Version des tatsächlichen Signals. Dies kann zu ungenauen Messungen führen.
Welche Arten von Oszilloskop-Tastköpfen gibt es?
| Oszilloskop-Tastkopf-Art | Beschreibung | |
|---|---|---|
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Passive Oszilloskop-Spannungstastköpfe |
Passive Spannungstastköpfe gibt es mit verschiedenen Dämpfungsfaktoren – 1X, 10X und 100X – für unterschiedliche Spannungsbereiche. Der zehnfache passive Tastkopf ist der gebräuchlichste und wird in der Regel mit den meisten Oszilloskopen geliefert. |
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Aktive Oszilloskop-Spannungstastköpfe |
Aktive Tastköpfe enthalten aktive Komponenten oder sind auf diese angewiesen, wie zum Beispiel Verstärker. Meistens handelt es sich bei dem aktiven Bauelement um einen Feldeffekttransistor (FET). Aktive Tastköpfe werden für Messungen mit höherer Bandbreite verwendet und bieten in der Regel eine viel geringere Eingangskapazität als passive Tastköpfe. |
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Oszilloskop-Differentialtastköpfe |
Ein Differentialtastkopf verwendet einen Differenzverstärker, um die beiden Signale zu subtrahieren, was zu einem Differentialsignal für die Messung durch einen Kanal des Oszilloskops führt und eine höhere Leistung über einen breiteren Frequenzbereich bietet. |
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Oszilloskop-Hochspannungstastköpfe |
Hochspannungstastköpfe können Höchstwerte von bis zu 20.000 Volt messen. |
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Oszilloskop-Stromtastköpfe |
Stromtastköpfe können auf verschiedene Art und Weise konstruiert werden. Am häufigsten wird die Stärke des elektromagnetischen Feldes gemessen und in eine entsprechende Spannung umgewandelt, die mit einem Oszilloskop gemessen werden kann. |
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Oszilloskop-Logiktastköpfe |
Logiktastköpfe ermöglichen die Überprüfung und Fehlersuche bei digitalen Signalen. |
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Optische Oszilloskop-Tastköpfe |
Der optische Tastkopf enthält in der Regel einen optisch-elektrischen Wandler und ermöglicht es, optische Signale auf einem Oszilloskop darzustellen. |
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Isolierte Oszilloskop-Tastköpfe |
Isolierte Tastköpfe ermöglichen nicht massebezogene oder „erdfreie“ Messungen. Die Tektronix-Produktlinie bietet ein branchenführendes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (CMRR). |
Die besten Oszilloskop-Tastköpfe
Ein idealer Oszilloskop-Tastkopf weist die folgenden Hauptmerkmale auf:
Einfache und unkomplizierte Verbindung
Es gibt keine einheitliche, ideale Tastkopfgröße oder -konfiguration für alle Anwendungen. Daher wurden verschiedene Tastkopfgrößen und -konfigurationen entwickelt, um die physischen Anschlussanforderungen verschiedener Anwendungen zu erfüllen.
Absolute Signaltreue
Das Signal, wie es an der Tastspitze auftritt, sollte am Eingang des Oszilloskops originalgetreu nachgebildet werden.
Keine Belastung der Signalquelle
Ein Tastkopf ohne jegliche Belastung der Signalquelle kann nicht erreicht werden. Er muss zumindest eine kleine Menge des Signalstroms aufnehmen, um eine Signalspannung am Eingang des Oszilloskops zu entwickeln. Folglich ist bei der Verwendung eines Tastkopfes mit einer gewissen Belastung der Signalquelle zu rechnen. Das Ziel sollte jedoch immer sein, die Belastung durch eine geeignete Auswahl des Tastkopfes zu minimieren.
Vollständige Störungsunempfindlichkeit
Oszilloskop-Tastköpfe sind nicht gegen alle Rauschquellen immun. Durch die Verwendung von Abschirmungen erreichen die Tastköpfe für die meisten gängigen Signalpegel ein hohes Maß an Störungsunempfindlichkeit. Bei bestimmten Signalen mit niedrigem Pegel kann Rauschen jedoch immer noch ein Problem darstellen.
Verwendung eines Oszilloskop-Tastkopfes mit einem Oszilloskop
Wenn Sie die nötige Ausrüstung für Ihre Messungen an Ihrem Arbeitsplatz haben, lernen Sie, wie Sie ein Oszilloskop verwenden , einschließlich, wie Sie Ihre Tastköpfe anschließen und kompensieren.