Die folgende Abbildung zeigt einen interaktiven Oszilloskop-Simulator für den Internet-Browser (benötigt Javascript). Die schwarzen Bedienelemente (Time/div, Volt/div, etc.) können mit der Maus bzw. mit dem Finger geklickt werden. Mehrmaliges Klicken dreht die Knöpfe bzw. Schalter weiter, bis sie wieder ihre Ausgangslage erreichen.
Kurzanleitung Oszilloskop-Simulator
Oszilloskop-Simulator: Der Cursor ändert sich über den schaltbaren Bedienelementen zu einer Hand (Chrome-Browser).
Der obere Teil des Simulators zeigt das Oszilloskop, der untere Teil einen Frequenzgenerator, der direkt mit dem Oszilloskop verbunden ist. Es wird nur ein Kanal verwendet. Das Oszilloskop ist in die Funktionseinheiten Display, Zeitbasis und Pegeleinstellung geteilt. Im Bereich "Trigger" können der Trigger-Level sowie die Steigung Rising/Falling (=Ansteigend/ Abfallend) gewählt werden. Der Trigger löst aus, wenn das Signal den Triggerlevel erreicht und die Flanke entsprechend ansteigend bzw. abfallend ist, je nach Einstellung. Der Triggerlevel ist durch einen grünen Balken im Display des Oszilloskops ersichtlich und skaliert mit dem eingestellten Spannungsbereich. Die Darstellung des Oszilloskops sählt die Signalamplitude pro Kästchen und ist analog zur Zeitbasiseinstellung zu verstehen. Der gewählte Wert wird ebenfalls im Display angezeigt.
Der Frequenzgenerator verfügt über zwei Einstellmöglichkeiten. Der Drehschalter "Amplitude" wählt die Peak-zu-Peak Amplitude der Sinusschwingung. Eine Einstellung von z.B. 20 mV bedeutet, dass die Sinusschwingung von 0 bis 20mV oszilliert. Der Drehschalter "Frequenz" stellt die Frequenz der Sinus-Schwingung ein. Beide Werte werden im Display des Frequenzgenerators angezeigt.
Beispiele
Oszilloskop-Simulator: Das Signal ist in Sättigung und wird am oberen Displayrand abgeschnitten.
Eine Einstellung wie in obiger Darstellung führt zu einer Sättigung des Signals. Die Oszillationsamplitude von 10mV übersteigt bei einer Volt/div-Einstellung von 1mV den Darstellungsbereich des Displays. Nach oben hin hat das Display hier acht Kästchen, d.h. bei gegebener Einstellung kann man nur bis 8mV messen.
Oszilloskop-Simulator: Triggerlevel ist größer als die Signalamplitude bzw. Slope löst nicht aus (hier: Triggerlevel=10 mV, Rising-Trigger löst aber nicht aus, da das Sinussignal nach dem Maximalpegel von 10mV wieder abfällt).
Eine Einstellung wie auf diesem Bild führt nicht zu einer Auslösung des Triggers. Hier liegt der Triggerlevel zwar bei 10mV, die Steigung ist jedoch auf "Rising" gestellt. Bei 10mV "erwischt" man nur noch die Maxima der Sinusschwingung, die unmittelbar nach dem Scheitelpunkt jedoch abfallen. In so einem Fall muss man entweder die Steigung auf fallend schalten oder den Triggerlevel senken.
Oszilloskop-Simulator: Artefakte treten aufgrund der diskreten Abtastung bei hohen Frequenzen auf. Das Signal wird im Simulator intern mit ca. 100kHz abgetastet.
Diese Einstellung symbolisiert einen Effekt, den man oft bei der Abtastung von hochfrequenten Signalen beobachtet. Abtastrate und Signalfrequenz liegen hier dicht beieinander.Die Signalfrequenz liegt bei 50kHz. Die interne Abtastrate des Oszilloskops liegt bei 105,5kHz (um die Simulationszeit auf leistungsschwachen Smartphones nicht unnötig zu verlängern), also ca. einen Faktor 2 über der Signalfrequenz. Der Simulator verwendet eine einfache Rekonstruktion des abgetasteten Signals. Die Abtastpunkte werden lediglich per Linie verbunden. Eine Abtastung nahe der Grenzfrequenz führt zu wenigen Abtastpunkten pro Periode und damit zu einer verfälschten Darstellung des Signals. Durch Zeropadding und Filterung kann das Ergebnis verbessert werden. Mehr Infos gibt es in dem Artikel zur Signalrekonstruktion.
Wollen Sie mehr über Elektrotechnik lernen? In dem Online-Kurs der ET-Akademie finden Sie alles rund um die Themen Gleichstrom-Technik, Kapazitäten, Induktivitäten, Wechselstromtechnik, komplexe Rechnung und vieles mehr.
Elektrotechnik online lernen mit der ET-Akademie. Ideal für Schule und Studium.