Reaktionssysteme und Eigenschaften von Oszilloskopen
Die Reaktionseigenschaften des Oszilloskops wirken sich auf die Wellenform des Signals aus und ändern die Berechnung der Anstiegszeit des Signals. Als der Pentium 4 in die Gigahertz-Ära eintrat und Serial ATA, PCI Express und andere Hochgeschwindigkeitsschnittstellen oder -busse nach und nach die Gbps-Marke überschritten, ist die Auswahl der geeigneten Sonde natürlich eine wichtige Sache, aber auch die Auswahl des richtigen Oszilloskops ist eine unverzichtbare Aufgabe.
Messwellenformen vom Eingangsanschluss werden abgetastet und verarbeitet, um auf dem Bildschirm angezeigt zu werden, und die Daten werden gleichzeitig gespeichert. Sobald ein ungeeignetes Oszilloskop ausgewählt wird, kann die Wellenform verzerrt sein. Insbesondere beim Messen von Wellenformen von Hochgeschwindigkeits-Seriellschnittstellen wie PCI Express ist es wichtig, nicht nur die Abtastfrequenz und Bandbreite zu messen, sondern auch die Reaktionseigenschaften des Oszilloskops zu kennen. Wenn Sie beispielsweise eine sehr steile Signaländerung messen, wird diese aufgrund der unterschiedlichen Reaktionseigenschaften des Oszilloskops anders ausfallen.
Das Antwortsystem ist in zwei Hauptkategorien unterteilt
Die Reaktionseigenschaften eines Oszilloskops beziehen sich auf die „Übertragungseigenschaften“ des gesamten Messsystems vom Eingangsanschluss bis zur Bildschirmanzeige. Im Allgemeinen können sie in zwei Kategorien unterteilt werden: Gaußsche Reaktion und Brickwall-Reaktion. Brickwall-Reaktionssysteme werden auch als flache Reaktion bezeichnet.
Um die Unterschiede zwischen diesen beiden Systemtypen zu unterscheiden oder zu vergleichen, ist es am einfachsten, sich die beiden Basisparameter „-3dB-Frequenzgang“ und „Stufenwellenformantwort“ anzusehen.
Gebräuchliche analoge Oszilloskope haben ein Gaußsches Frequenzgangsystem. Ihre Frequenzcharakteristik ist am rechten Ende der Schulter langsam abfallend und die Stufenwellenform am Eingang ist steiler, aber nicht anfällig für Wellenformverzerrungen, d. h., sie erzeugt keine Stufenwellenform mit kurzzeitigem Vorwärts- (Preshoot), Überschwingen- (Overshoot) oder Auf- und Abschwingen- (Ringing) oder Auf- und Abschwingen- (Ringing) Phänomenen. Dies ist eine wünschenswerte Eigenschaft bei der Messung digitaler Schaltungssignale mit kurzen Übergangszeiten.
Analoge Oszilloskope müssen ein kleines Spannungssignal von einigen mV am Eingang durch mehrere Stufen von Verstärkerschaltungen in Hunderte von mV umwandeln, um sicherzustellen, dass es zum Ansteuern eines CRT-Displays ausreicht. Die Frequenzgangeigenschaften dieser Verstärkerschaltungen sind exakt gaußförmig.
Beim Messen der Wellenformen von seriellen Hochgeschwindigkeitsschnittstellen werden im Allgemeinen digitale Breitbandoszilloskope mit Echtzeit-Abtastung verwendet, und diese Oszilloskope nutzen meist ein Antwortsystem vom Typ „Brickwall Response“.
Antworteigenschaften vom Typ „Brickwall Response“, auch bekannt als „höchste flache Antwort“, sind im Frequenzband extrem flach und außerhalb des Frequenzbands bis zum Absenken (Roll-Off) ist das Signal ziemlich steil. Bei solchen idealen Frequenzeigenschaften gibt es keine Dämpfung der Signalamplitude im Frequenzband. Außerhalb des Bandes wird die Signalamplitude Null.
