Ein Oszilloskop ist ein Spannungsmessgerät, das den zeitlichen Verlauf von Spannungen visualisieren kann. Genau wie andere Spannungsmessgeräte besitzen Oszilloskope einen hohen Innenwiderstand. Meist lassen sich zwei oder mehr Spannungen gleichzeitig messen. Das Gerät in Abbildung NE-6.12.1 ist beispielsweise so eingestellt, dass sich zwei Signale den Bildschirm teilen.
NE-6.12.2 nun etwas genauer. Mit einem Oszilloskop lassen sich beispielsweise die Kenngrößen einer sinusförmigen Wechselspannung ($T$, $\hat{U}$, $U_\text{SS}$ und $U_\text{eff}$) bestimmen. Neben dem Signalverlauf werden eine Zeit- und eine Spannungsangabe eingeblendet – im Beispiel $50,0 ns$ und $500 mV$. Das bedeutet, dass ein Kästchen in horizontaler Richtung 50 Nanosekunden und in vertikaler Richtung 500 Millivolt entspricht. Diese Kästchen werden oft als Divisionen oder Skalenteile bezeichnet, daher auch die Schreibweise $500 mV/\oszidiv$.
Prüfungsfrage EI301
Die Zeitbasis eines Oszilloskop ist so eingestellt, dass ein Skalenteil 0,5 ms entspricht. Welche Periodendauer hat die angelegte Spannung?
A
3 ms
B
4 ms
C
1,5 ms
D
2 ms
Für einfache Messungen haben viele digitale Oszilloskope eine AUTO-Taste. Wenn man sie drückt, werden einige Einstellungen automatisch vorgenommen und meistens erscheint ein stehendes Bild der angelegten Signale. Die Anzeige lässt ich in der Waagerechten verschieben. Ein Drehknopf mit dieser Funktion ist oft mit X-Position beschriftet. Zum Ablesen der Periodendauer schiebt man einen markanten Punkt wie einen Nulldurchgang auf eine senkrechte Linie des Gitters und zählt, wie viele Skalenteile einer Periode entsprechen.
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Sobald die Periodendauer einer Schwingung bekannt ist, lässt sich daraus auch die Frequenz bestimmen. In der Klasse N haben wir bereits den qualitativen Zusammenhang kennengelernt: Die Frequenz gibt die Zahl der Schwingungen pro Sekunde an. Beträgt die Periodendauer eine Sekunde, so ergibt sich eine Frequenz von $1 Hz$. Halbieren wir die Periodendauer auf eine halbe Sekunde, passen zwei Schwingungen in eine Sekunde – die Frequenz liegt dann bei $2 Hz$.
In der Klasse E betrachten wir diesen Zusammenhang nun als Formel:
$f=\dfrac{1}{T}$ oder $T=\dfrac{1}{f}$
Die Frequenz in Hertz ist der Kehrwert der Periodendauer in Sekunden.
Das Signal in Abbildung NE-6.12.2 hat also die Frequenz
$f = \dfrac{1}{250 ns} = 4 MHz$.
Prüfungsfrage EB408
Die Periodendauer von 50 μs entspricht einer Frequenz von ...
A
2 MHz.
B
200 kHz.
C
20 MHz.
D
20 kHz.
Prüfungsfrage EB409
Welche Frequenz hat die in diesem Oszillogramm dargestellte Spannung in etwa?
A
8,33 MHz
B
83,3 MHz
C
83,3 kHz
D
833 kHz
Prüfungsfrage EB411
Welche Frequenz hat das in diesem Schirmbild dargestellte Signal?
A
833 kHz
B
8,33 MHz
C
8,33 kHz
D
83,3 MHz
Prüfungsfrage EB410
Welche Frequenz hat die in diesem Oszillogramm dargestellte Spannung?
A
100 Hz
B
20 Hz
C
50 Hz
D
500 Hz
Prüfungsfrage EI302
Die Zeitbasis eines Oszilloskops ist so eingestellt, dass ein Skalenteil 0,5 ms entspricht. Welche Frequenz hat die angelegte Spannung?
A
500 Hz
B
333 Hz
C
667 Hz
D
250 Hz
Manchmal werden Signale ungewollt verformt. Das geschieht zum Beispiel, wenn in einen Verstärker eine zu hohe Eingangsspannung eingespeist wird. Man sagt dann, der Verstärker ist übersteuert und sein Ausgangssignal verzerrt. Starke Verzerrungen wie in Abbildung NE-6.12.3 kann man mit einem Oszilloskop erkennen. Für die Beurteilung von Audio-Signalen im Amateurfunk reicht das meistens aus.
Ob ein Hochfrequenzsignal frei von Verzerrungen ist, die andere Frequenzbereiche beeinträchtigen, kann man mit einem Oszilloskop nicht gut genug einschätzen. Dafür ist ein Spektrum-Analysator das richtige Messgerät.
Prüfungsfrage EI304
Welches dieser Geräte wird für die Anzeige von NF-Verzerrungen verwendet?
A
Ein Vielfachmessgerät
B
Ein Transistorvoltmeter
C
Ein Oszilloskop
D
Ein Frequenzzähler