Erkundung der verschiedenen Arten von Sonden, die mit digitalen Oszilloskopen verwendet werden

Einleitung
Digital Oszilloskope sind unverzichtbare Ausrüstungsgegenstände für jede Situation, in der es notwendig ist, zu analysieren und elektrische Signale messen. Wenn Sie die richtige Sonde für Ihre Zwecke auswählen, können Sie sicher sein, dass die Ergebnisse Ihrer Messungen genau und zuverlässig sind. Ohne Tastköpfe ist es nicht möglich, Signale vom Prüfling (DUT) zu erfassen und an das Oszilloskop zu übertragen.

In diesem Abschnitt werfen wir einen Blick auf die verschiedenen Tastköpfe, die mit digitalen Oszilloskopen kompatibel sind. Es ist wichtig, ein solides Verständnis der Eigenschaften, Vor- und Nachteile jeder verfügbaren Sondenform zu haben, bevor Sie eine Sonde auswählen, die Ihren Messanforderungen entspricht. Dies liegt daran, dass es viele Arten von Sonden gibt.

Passive Tastköpfe
Da passive Sonden sehr erschwinglich und einfach zu verwenden sind, werden sie am häufigsten verwendet. Koaxialkabel und ein Widerstandsspannungsteiler sind die beiden Komponenten, aus denen jede Sonde besteht.

Da passive Sonden nicht von der Art des gesendeten Signals abhängig sind, können sie problemlos für jede Art von Messung verwendet werden. Die Bandbreite dieser Art von Geräten liegt typischerweise zwischen mehreren Hundert und mehreren Gigahertz.

Passive Sonden bieten eine Reihe von Vorteilen. Die bemerkenswertesten davon sind ihre günstigen Kosten und ihre Einfachheit. Sie sind einfach zu bedienen und benötigen keine zusätzlichen Stromquellen. Dennoch sind passive Sonden nicht ohne Nachteile und Einschränkungen.

Durch die Belastung der zu testenden Schaltung kann ihre erhöhte Eingangskapazität zu einer Verzerrung des Messwerts führen, die bei höheren Frequenzen wahrscheinlicher auftritt. Da ihre Erdungsleitungen länger sind, besteht außerdem die Möglichkeit, dass sie zusätzliches Rauschen zur Messung beitragen.

Aktive Sonden
Verbesserte Leistung und verringerte Eingangsimpedanz sind zwei Vorteile, die aktive Tastköpfe für Hochfrequenzanwendungen bieten und die sehr hilfreich sind. Da der Sondenkopf über eine aktive Elektronik verfügt, kann der kapazitive Belastungseffekt reduziert werden und es entsteht dadurch deutlich weniger Rauschen.

Aktive Sonden haben oft eine größere Bandbreite als passive Sonden. Die Bandbreite der aktiven Sonde kann zwischen mehreren hundert Megahertz und mehreren Gigahertz liegen.

Einer der Hauptvorteile aktiver Tastköpfe ist ihre hohe Eingangsimpedanz, die den Belastungseinfluss auf den zu überwachenden Schaltkreis verringert.

Dieser Vorteil kann bei aktiven Sonden gefunden werden. Darüber hinaus haben sie ein geringeres Hintergrundrauschen und eine bessere Signalqualität. Aktive Sonden hingegen benötigen oft eine zusätzliche Stromquelle und werden zu einem höheren Preis verkauft als passive Sonden.

Stromzangen
Stromzangen sind, wie der Name des Werkzeugs schon sagt, speziell für die Messung von Wechselstrom konzipiert. Sie werden in Situationen eingesetzt, in denen es nicht möglich ist, eine direkte Verbindung zum Stromkreis herzustellen, oder wenn es erforderlich ist, den Strom zu messen, ohne dass der Stromkreis in irgendeiner Weise unterbrochen wird. Die Konfiguration einer Stromzange bestimmt, ob sie im Betrieb aktiv oder passiv ist.

Die Erzeugung eines Magnetfeldes ermöglicht die Strommessung mit passiven Sonden. Sie werden nichts beschädigen und die Schaltung selbst nicht in ihre Hände bekommen. Aufgrund ihres begrenzten Frequenzgangs liefern passive Stromzangen häufig nur bei Tests bei niedrigen Frequenzen genaue Ergebnisse.

In den Köpfen aktiver Stromtastköpfe sind sowohl ein Stromsensor als auch elektrische Verstärkungskomponenten enthalten.

Aufgrund ihrer größeren Bandbreite und höheren Empfindlichkeit eignen sich aktive Sonden besser zur Überwachung hochfrequenter Ströme als passive Sonden. Dies liegt daran, dass aktive Sonden genauer sind. Aktive Stromtastköpfe verfügen häufig standardmäßig über Funktionen wie variable Verstärkung und Filterung.

Differenztastkopf
Mit einem Differenzialtastkopf kann die Spannung an zwei beliebigen Punkten in einem Stromkreis gemessen werden, unabhängig von deren Standort. Mit ihrer Hilfe können Themen wie Rauschen, Gleichtaktunterdrückung und Differenzsignalisierung in symmetrischen Systemen untersucht werden.

Differentialsonden sind mit zwei Eingängen ausgestattet, die zur Verknüpfung mit den Standorten der Zielpunkte von Interesse verwendet werden können.

Aufgrund des starken Gleichtaktunterdrückungsverhältnisses (CMRR) der Differenztastköpfe ist es möglich, Messungen mit geringem Rausch- und Interferenzniveau durchzuführen. LISUN bietet die besten Oszilloskope auf dem Markt.

Einige Beispiele für beliebte Anwendungen sind die Analyse von Motorantrieben, das Testen von Automobilen und das Testen von Leistungselektronik. Es gibt zwei Arten von Differenztastköpfen: passive und aktive, und jeder verfügt über einzigartige Bandbreiten- und Spannungsempfindlichkeitseigenschaften.

Hochspannungssonden
Um Hochspannungssignale sicher messen zu können, sind spezielle Geräte, beispielsweise eine Hochspannungssonde, erforderlich. Diese Tastköpfe sind ein absolutes Muss für jede Anwendung, bei der Spannungen auftreten, die außerhalb des Eingangsbereichs von Standard-Oszilloskoptastköpfen liegen.

Einige Beispiele für solche Anwendungen sind Hochspannungs-Leistungselektronik und elektrische Verteilungssysteme. Hochspannungstastköpfe können je nach Wunsch des Benutzers entweder passiv oder aktiv sein.

Widerstandsspannungsteiler werden von passiven Hochspannungstastköpfen verwendet, um die sehr hohe Spannung auf ein mit einem Oszilloskop kompatibles Niveau zu senken. In den meisten Fällen funktionieren sie bei Spannungen von einigen hundert bis mehreren tausend Volt einwandfrei. Hochspannungsmessungen mit einem passiven Tastkopf sind einfach durchzuführen und können in jedem Kontext verwendet werden.

In den Sondenkopf eines aktiven Hochspannungstesters ist typischerweise ein aktiver Spannungsteiler eingebaut. Als direkte Folge davon könnten die Frequenzansprechempfindlichkeit und die Genauigkeit im Vergleich zu passiven Sonden verbessert werden. Aktive Hochspannungstastköpfe sind häufig mit einer Vielzahl von Funktionen ausgestattet, beispielsweise konfigurierbaren Dämpfungsverhältnissen und anpassbaren Bandbreiteneinstellungen.

Spezialisierte Sonden
Die oben genannten Allzwecksonden sind nur die Spitze des Eisbergs, wenn es um die Vielfalt der Sonden geht, die für den Einsatz in verschiedenen Messkontexten verfügbar sind. Einige Abbildungen sind:

Differenzielle aktive Sonden: Diese Sensoren sind für Differenzsignalmessungen bei hohen Frequenzen optimiert. Anwendungen wie Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungen und differenzielle Signalverarbeitung können von ihrem geringen Rauschen und ihrer hervorragenden Gleichtaktunterdrückung profitieren.

Logikanalysator-Sonden: Zur Untersuchung digitaler Signale, Oszilloskope Paar mit Logikanalysator-Tastköpfen. Mit ihrer Hilfe lassen sich digitale Wellenformen erfassen und analysieren, zudem bieten sie ausgefeilte Trigger- und Dekodierungsmöglichkeiten. Wenn Sie Fehler bei digitalen Schaltkreisen, Protokollen oder eingebetteten Systemen beheben müssen, benötigen Sie einen Logikanalysator-Tastkopf.

Faseroptische Sonden: Zur Messung optischer Signale werden faseroptische Sonden verwendet. Um Lichtwellensignale in so unterschiedlichen Bereichen wie Telekommunikation, Glasfaserkommunikation und optische Netzwerke präzise zu analysieren, verfügen sie über einen Glasfaseranschluss, der an das Oszilloskop angeschlossen wird.

Temperatursonden: Die Temperatursonde ist eine Spezialsonde zur Messung der Temperatur. Thermoelemente oder Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs) sind gängige Temperatursensoren dieser Sonden. Sie ermöglichen die Überwachung und Messung von Temperaturen in elektrischen und elektronischen Schaltkreisen und Stromverteilungssystemen sowie Wärmemanagementsoftware.

Zusammenfassung
Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit Ihrer Messungen hängt von der Sonde ab, die Sie für die digitale Messung wählen Oszilloskope. Während passive Tastköpfe kostengünstiger sind und für vielfältige Zwecke eingesetzt werden können, bieten aktive Tastköpfe eine überlegene Leistung, insbesondere bei Messungen bei hohen Frequenzen.

Spezifische Messanforderungen können durch den Einsatz einer Stromsonde, einer Differenzialsonde oder einer Hochspannungssonde erfüllt werden. Darüber hinaus bieten spezielle Sonden, beispielsweise solche, die für die Verwendung mit einem Logikanalysator, einem Glasfaserkabel oder einem Temperaturmessgerät entwickelt wurden, noch anspruchsvollere Funktionen. Sie können die Sonde auswählen, die für Ihre Messanforderungen am besten geeignet ist, indem Sie sich über deren Eigenschaften und deren Verwendung informieren.

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