Oszilloskop: Besser messen mit 12 Bit

Inhaltsverzeichnis

1. Was ist ein Oszilloskop?
2. Welche Oszilloskope gibt es?
3. Trendentwicklung: Von 8-Bit- auf 12-Bit-Oszilloskope
4. Vorteile von 12-Bit-Oszilloskopen im Überblick
5. Anwendungsbeispiele von 12-Bit-Oszilloskopen

Was ist ein Oszilloskop?

Ein Oszilloskop ist ein unentbehrliches Messgerät in der Elektronik, das dazu dient, den zeitlichen Verlauf elektrischer Spannungen grafisch darzustellen. Es ermöglicht den Technikern, elektrische Signale sichtbar zu machen und zu analysieren, um die Funktion elektronischer Schaltungen zu überprüfen und Fehler zu diagnostizieren.

Welche Oszilloskope gibt es?

Grundsätzlich sind am Markt analoge wie auch digitale Oszilloskope mit verbautem A/D-Wandler (Analog-Digital-Wandler) erhältlich. Letztere dominieren jedoch stark – etwa wegen der Möglichkeit, Messergebnisse auch zu speichern.

Aber vor allem überzeugt die unübertroffene Genauigkeit, die mittels digitaler Instrumente erzielt wird. So besitzen analoge Oszilloskope eine horizontale Exaktheit von +/– 3 %, während diese bei der digitalen Variante durchschnittlich im Bereich von +/– 0,01 % liegt.

Die Modelle werden stetig weiterentwickelt, um den steigenden Anforderungen gerecht zu werden und eine möglichst rauscharme Darstellung des Signals mit einer hohen Abtastrate zu gewährleisten. Das hat zur Folge, dass moderne Oszilloskope heutzutage oft eine horizontale Genauigkeit von +/– 0,0005 % oder besser aufweisen.

Trendentwicklung: Von 8-Bit- auf 12-Bit-Oszilloskope

Lange Zeit galten 8-Bit-Oszilloskope als bewährter Standard bei der Signalmessung – woher kommt nun der Hype um die zunehmend gefragte 12-Bit-Ausführung? Während 8-Bit-Oszilloskope 256 verschiedene Signalintensitätsstufen bieten, erhöht sich beim Einsatz von 12-Bit-Oszilloskopen diese Anzahl auf imposante 4.096 Stufen.

8-Bit-Oszilloskope versuchen, ihre begrenzte Fähigkeit, Details zu erfassen zu verbessern, indem sie mehrere Messungen mitteln. Dieser Prozess kann also die Darstellung des Signals etwas verfeinern, das Ergebnis erreicht aber nicht die Präzision echter 12-Bit-Oszilloskope. Diese können feinere Details und kleinere Unterschiede in Signalen direkt erfassen, ohne auf Mittelungsverfahren angewiesen zu sein. Das Ergebnis: präzisere und zuverlässigerer Messung. Ideale Voraussetzungen für Anwendungsbereiche, in denen die Erkennung subtiler Signalvariationen entscheidend ist.

Vorteile von 12-Bit-Oszilloskopen im Überblick

Kurzum: Oszilloskope mit 12-Bit-Auflösung messen genauer. Die erhöhte Detailtreue macht es möglich, das Messergebnis exakter abzubilden, wodurch die Signale besser abgelesen und interpretiert werden können. Konkret ergeben sich dadurch folgende erhebliche Vorteile:

• Höhere Auflösung: Im Vergleich zu gängigen 8-Bit-Oszilloskopen bieten 12-Bit-Modelle eine 16-mal höhere Auflösung. Dies ermöglicht eine genauere Darstellung von Signalen, besonders in Bereichen, wo feine Unterschiede kritisch sind.
• Verbesserte DC-Genauigkeit: Mit einer Genauigkeit von +/– 0,5 % gegenüber +/– 2 % bei 8-Bit-Geräten, was einer effektiven Verbesserung um 2,5 Bit entspricht, optimieren sie die Signale sowohl auf der Zeitebene als auch in Sachen Frequenz deutlich.
• Bessere Signaldarstellung: Mit 12 Bit können feinere Details und geringfügige Variationen in Signalen erfasst werden, was bei der Fehlerdiagnose und Signalanalyse von entscheidender Bedeutung ist. Selbst unerwünschter Jitter (unrhythmisches „Zittern“ in der Signalübertragung) kann aufgezeichnet und untersucht werden.
• Reduziertes Rauschen: Die höhere Bitrate führt zu einer effektiveren Rauschunterdrückung, wodurch Signale klarer und genauer dargestellt werden können.
• Verbesserte Dynamik: 12-Bit-Oszilloskope bieten einen breiteren Dynamikbereich, der es ermöglicht, sowohl sehr kleine als auch große Signalamplituden ohne Verlust von Details zu messen.
• Feinere Messungen: Dank der höheren Auflösung können Nutzer präzisere Messungen durchführen, ohne nachträglich zu mitteln oder den High-Resolution-Modus zu verwenden.
• Erhöhte Genauigkeit entlang der horizontalen Achse: In der Waagrechten gemessenen Parameter wie Frequenz, Pulsbreite, Verzögerung oder auch Laufzeitunterschiede können konkreter betrachtet werden, was zu schärferen Ergebnissen führt.

Anwendungsbeispiele von 12-Bit-Oszilloskopen

In der elektronischen und elektrischen Messtechnik spielen 12-Bit-Oszilloskope eine entscheidende Rolle bei der präzisen Analyse und Diagnose.

Hochleistungsschaltkreise

Beim Entwurf von Schaltkreisen in der Mikroelektronik können 12-Bit-Oszilloskope geringste Spannungsabweichungen aufdecken, die bei der Miniaturisierung von Bauteilen kritisch sein können.

Signalqualität in der Telekommunikation

12-Bit-Oszilloskope ermöglichen eine detaillierte Signalanalyse zur Erkennung von Störungen und Verzerrungen. Sie leisten einen wichtigen Beitrag zur Gewährleistung der Integrität der Datenübertragung, die für eine hohe Qualität der Sprach-, Video- und Datenkommunikation unerlässlich ist.

Automobilindustrie

12-Bit-Oszilloskope werden zur Fehlersuche und Leistungsüberprüfung in komplexen elektronischen Steuersystemen eingesetzt. Sie helfen etwa dabei, die präzise Funktion von elektronischen Kontrollsystemen, wie etwa von Bremsassistenzsystemen, zu überprüfen, indem sie minimale Signalschwankungen erkennen.

Energieversorgung

Bei der Überwachung und Analyse des Stromnetzes ist die hohe Auflösung nützlich, um unerwünschte Signalstörungen zu identifizieren, welche die Netzqualität beeinflussen können. Dies ist besonders wichtig in hochautomatisierten Produktionsumgebungen, wo bereits kleine Fehler zu großen Ausfällen führen können.

Forschungslabore

12-Bit-Oszilloskope ermöglichen den Forschenden Einblicke in elektrische Phänomene auf atomarer Ebene. Diese Erkenntnisse sind essenziell für Fortschritte in der Nanotechnologie und in den Materialwissenschaften.

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