Tastkopfkompensation verstehen

Grundlagen von Oszilloskopen und Tastköpfen

Tastkopfkompensation verstehen

Jedes Oszilloskop weist einen gewissen Anteil an inhärenter Kapazität parallel zum eigenen Eingangswiderstand auf. Üblicherweise liegt diese Kapazität im Bereich von wenigen zehn Picofarad. Bei der Messung von Gleichstrom ist das nicht problematisch. Kritisch wird der Sachverhalt jedoch bei Wechselstrom, da die Eingangskapazität bei ansteigender Frequenz wie ein Tiefpassfilter wirkt.

Was versteht man unter Tastkopfkompensation?

Im Rahmen der Tastkopfkompensation wird die Kapazität des Tastkopfs angepasst, um die Auswirkungen der inhärenten Eingangskapazität des Oszilloskops zu kompensieren. Die ordnungsgemäße Kompensation der Tastköpfe ist erforderlich, um die bestmögliche Genauigkeit bzw. Linearität in Messergebnissen sicherzustellen.

Warum muss ein Tastkopf kompensiert werden?

Ein schlecht kompensierter Tastkopf führt im Wesentlichen zu Messungenauigkeiten, die man in zwei Hauptgruppen einteilen kann. Zu der ersten zählen inkorrekte Amplitudenwerte. Vergleicht man eine Messung mit einem ordnungsgemäß kompensierten Tastkopf und Messungen mit einem unter- oder überkompensierten Tastkopf, zeigen sich selbst bei niedrigen Frequenzen signifikante Amplitudenabweichungen.

Die zweite Konsequenz einer fehlerhaften Tastkopfkompensation besteht in verzerrten Wellenformen, genauer gesagt in Änderungen bei Anstiegs- und Abfallzeiten von gepulsten Signalen. Zudem darf man nicht vergessen, dass diese Ungenauigkeiten mit steigender Frequenz zunehmen.

Wann sollte man einen Tastkopf kompensieren?

Tastköpfe sollten vor dem ersten Einsatz und vor jeder wichtigen Messung kompensiert werden. Da unterschiedliche Oszilloskope verschiedene Eingangskapazitäten aufweisen, muss der Tastkopf kompensiert werden, wann immer er mit einem anderen Oszilloskop genutzt wird. Der Wechsel zwischen den Messtoren am selben Oszilloskop ist normalerweise kein Problem. Jedoch ist die Kompensation eines Tastkopfs umso wichtiger, je höher die Frequenz des Signals ist.

Wie werden Tastköpfe kompensiert?

Nahezu alle Oszilloskope verfügen über einen integrierten Rechteckwellengenerator, der üblicherweise bei einer Frequenz von 1000 Hz arbeitet. In der Regel ist er mit „Tastkopfkompensation“ beschriftet und/oder mit einem Rechteckwellen- und Erdungssymbol gekennzeichnet.
Die Tastkopfspitze wird mit der Rechteckwellenquelle verbunden, während die Massekabel des Tastkopfs an Masse angeschlossen sind.

Die Tastkopfspitze wird mit der Rechteckwellenquelle verbunden, während die Massekabel des Tastkopfs an Masse angeschlossen sind.

Daraufhin wird die Kapazität mit einem isolierten Schraubendreher oder einem entsprechenden Werkzeug so eingestellt, bis das Rechteckwellen-Kompensationssignal eine bestmögliche Rechteckgestalt annimmt.

Ein Tastkopf ist ordnungsgemäß kompensiert, wenn das Dach des Kompensationssignals im Wesentlichen horizontal verläuft.

Daraufhin wird die Kapazität mit einem isolierten Schraubendreher oder einem entsprechenden Werkzeug so eingestellt, bis das Rechteckwellen-Kompensationssignal eine bestmögliche Rechteckgestalt annimmt.
Ein Tastkopf ist ordnungsgemäß kompensiert, wenn das Dach des Kompensationssignals im Wesentlichen horizontal verläuft. Überkompensierte Tastköpfe erzeugen Überschwinger an der Anstiegsflanke des Signals und unterkompensierte Tastköpfe verursachen Unterschwinger an der Anstiegsflanke.
Im Fall von über- oder unterkompensierten Tastköpfen wird der Kompensationskondensator so angepasst, dass die Wellenform ausgeprägte Rechteckflanken aufweist. Dafür ist üblicherweise nur ein Bruchteil einer Umdrehung nötig.
Beachten Sie, dass für die Tastkopfkompensation Rechteckwellen genutzt werden, da sie sowohl hochfrequente als auch niederfrequente Anteile enthalten.

Beispiele für Tastkopfkompensation

Tastkopfkompensation verstehen

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

In diesem Video werden die grundlegenden Konzepte der Tastkopfkompensation erläutert. Zudem wird darauf eingegangen, wie Tastköpfe kompensiert werden und warum die Tastkopfkompensation für Oszilloskopmessungen wichtig ist.

Fazit

  • Die Tastkopfkompensation ist ein Prozess, bei dem das Verhältnis der Kapazitäten von Tastkopf und Oszilloskopeingang angepasst wird.
  • Nicht kompensierte Tastköpfe können zu Ungenauigkeiten bei der Messung in Bezug auf Merkmale wie Amplitude und Pulsform führen.
  • Tastköpfe sollten immer kompensiert werden, wenn ein Oszilloskop zum ersten Mal verwendet wird oder wann immer wichtige Messungen durchgeführt werden.
  • Die Durchführung der Tastkopfkompensation ist äußerst einfach: der Tastkopf wird mit dem integrierten Tastkopfkompensationssignal und mit dem Masseanschluss des Oszilloskops verbunden. Anschließend wird der Kompensationskondensator angepasst, bis das Signal eine ausgeprägte Rechteckgestalt annimmt.

Sie haben Fragen oder Probleme in Bezug auf Oszilloskopmessungen? Unsere Experten helfen Ihnen.