Passive Oszilloskop-Tastköpfe verstehen

Grundlagen von Oszilloskopen und Tastköpfen

Passive Oszilloskop-Tastköpfe verstehen

Vergleich von aktiven und passiven Tastköpfen

Oszilloskop-Tastköpfe lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen: aktive Tastköpfe und passive Tastköpfe. Passive Tastköpfe besitzen keine aktiven Bauteile und können deshalb ohne Stromversorgung durch das Oszilloskop betrieben werden. Sie sind extrem weit verbreitet und ein Satz an passiven Tastköpfen ist üblicherweise im Lieferumfang eines jeden Oszilloskops enthalten. Tatsächlich sind passive Tastköpfe oftmals zwischen Oszilloskopen austauschbar, selbst bei Oszilloskopen unterschiedlicher Hersteller, obgleich sich deren Performance und weitere Merkmale unterscheiden.

Passive Tastköpfe sind insbesondere im Vergleich zu aktiven Tastköpfen relativ kostengünstig und zudem robuster. Darüber hinaus sind passive Tastköpfe einfach zu nutzen: keine komplizierte Konfiguration, einfach den Tastkopf am Oszilloskop anschließen, das Massekabel anbringen und mit der Sondierung loslegen.

Teilerverhältnis von passiven Tastköpfen

1:1-Tastköpfe

Bei einem 1:1-Tastkopf wird das Oszilloskop lediglich ohne zusätzlichen Teiler mit dem Messpunkt verbunden. Das bedeutet, dass 1:1-Tastköpfe eine hohe Empfindlichkeit besitzen und Kleinsignale leichter entdeckt werden können. Somit ist ein 1:1-Tastkopf nützlich, wenn der Signalpegel niedrig ist, z. B. bei einer Spitze-Spitze-Spannung von weniger als 1 Volt. 1:1-Tastköpfe verfügen nur über wenig Bandbreite, da die Eingangskapazität des Oszilloskops wie ein Tiefpassfilter wirkt. Bei niederfrequenten Anwendungen kann dies von Vorteil sein, z. B. wenn ein Tastkopf benutzt wird, um hochfrequentes Rauschen auf einem gemessenen niederfrequenten Signal auszufiltern.

10:1-Tastköpfe

10:1-Tastköpfe sind die „Standard“-Tastköpfe, die mit den meisten Oszilloskopen ausgeliefert werden. Sie reduzieren die Signalamplitude um den Faktor 10. Üblicherweise beherbergen sie einen 9-MΩ-Widerstand in der Tastkopfspitze, der als Spannungsteiler wirkt. Mit dieser zusätzlichen Teilung eignen sich 10:1-Tastköpfe gut für Messungen von hohen Spannungen. Die zusätzliche Teilung erhöht auch die Eingangsimpedanz des Oszilloskops um den Faktor 10, sodass 10:1-Tastköpfe die Schaltung weniger belasten als 1:1-Tastköpfe. Ein weiterer Vorteil von 10:1-Tastköpfen besteht darin, dass sie eine deutlich größere Bandbreite als 1:1-Tastköpfe besitzen. Die Tastkopfspitze eines 10:1-Tastkopfs enthält eine Kapazität, mit der die inhärente Eingangskapazität des Oszilloskops kompensiert wird. Dies ist insbesondere bei der Messung von Signalen mit hochfrequenten Anteilen wie Rechteckwellen und gepulsten Signalen wichtig.

1:1-Tastköpfe

10:1-Tastköpfe

Automatische Tastkopferkennung

Woher weiß das Oszilloskop, ob ein 1:1- oder 10:1-Tastkopf verwendet wird? In bestimmten Fällen kann ein Oszilloskop erkennen, ob es sich um einen 1:1- oder einen 10:1-Tastkopf handelt und seine Einstellungen automatisch vornehmen. Dies ist möglich, da viele 10:1-Tastköpfe einen Metallstift am Anschluss zum Oszilloskop aufweisen. Wenn dieser einen Fühlerring am Oszilloskopeingang kontaktiert, weiß das Oszilloskop, dass ein 10:1-Tastkopf verwendet wird.

Schaltbare Tastköpfe

Einige Tastköpfe lassen sich entweder als 1:1- oder 10:1-Tastkopf nutzen, indem man einen Schalter an der Seite verschiebt. Sie werden als schaltbare Tastköpfe bezeichnet. Vergewissern Sie sich bei der Verwendung eines schaltbaren Tastkopfs, dass Sie die entsprechenden Einstellungen am Oszilloskop vornehmen, falls die Tastkopfteilung nicht automatisch erkannt wird.

10:1-Tastköpfe mit einem Metallstift

Schalter am Tastkopf

Tastkopfkompensation

Wann immer Tastköpfe verwendet werden, spielt die Tastkopfkompensation eine große Rolle, insbesondere bei 10:1-Tastköpfen. Mit der Tastkopfkompensation wird die inhärente Eingangskapazität des Oszilloskops mit der Kapazität in der Tastkopfspitze abgeglichen. Es ist ratsam, passive Tastköpfe vor der Verwendung zu kompensieren, um dadurch Ungenauigkeiten bei Amplitude und Pulsform im gemessenen Signal zu reduzieren.

Passive Tastköpfe verstehen

Sehen Sie sich unser Video „Passive Tastköpfe verstehen“ an, um mehr zu erfahren

In diesem Video werden die grundlegenden Konzepte von passiven Oszilloskop-Tastköpfen sowie deren Verwendung und Zubehör für die Durchführung von Oszilloskopmessungen erläutert.

Fazit

  • Passive Tastköpfe sind die gängigsten Typen von Oszilloskop-Tastköpfen
  • Passive Tastköpfe sind kostengünstig, robust sowie einfach zu bedienen und eignen sich für zahlreiche Anwendungen
  • Die gebräuchlichsten Teilerverhältnisse sind 1:1 und 10:1
  • 1:1-Tastköpfe eignen sich gut für Kleinsignale, bieten aber nur eine begrenzte Bandbreite
  • 10:1-Tastköpfe eignen sich gut für größere Signale, bieten eine größere Bandbreite und belasten die Schaltung weniger als 1:1-Tastköpfe
  • Wird die Spannung des Eingangssignals bei Verwendung eines Tastkopfs geteilt, ist es wichtig, die korrekten Einstellungen am Oszilloskop vorzunehmen
  • Bei einigen Tastköpfen kann man das Teilerverhältnis zwischen 1:1 und 10:1 umschalten
  • Um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen, ist eine ordnungsgemäße Kompensation der Tastköpfe unabdingbar

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