Oszilloskop - wie geht das?

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Immer wieder stellen mir interessierte Bastler die Frage, welche Messgeräte man wirklich benötigt, um an Stereoanlagen den nötigen Service durchzuführen und vor allem, wie bedient man die richtig?

Ich fange heute mal mit dem universellsten Messgerät an, dem Oszilloskop (bitte nicht Oszillograph nennen, denn das meint nur das Bild, das man vorne betrachten kann, nicht aber das Gerät!). Vergangene Woche musste ich mir ein neues zulegen und habe tatsächlich überlegt, ob ich gleich auf ein modernes TFT-Gerät umsteige (also ohne Röhre, dafür mit einem Flachbildschirm). Also habe ich mir mal so eines ausgeliehen, um damit mal probeweise zu arbeiten. Die Wiedergabe ist sehr ruckartig im Vergleich zur Röhre (jedenfalls bei diesem Billigmodell, dass ich getestet habe und welches ich mir auch nur leisten könnte), der Vorteil liegt auf ganz anderen Gebieten…

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Das Teil war es, kostet bei Reichelt so um die 300 Euro.

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Das ist der Bildschirm. Die Vorteile liegen eindeutig darin, dass diese Geräte gleichzeitig in Zahlen die Effektivspannung und die Frequenz von periodischen Signalen im Bildschirm mit anzeigen (können). Die Nachteile liegen in der ruckartigen Abbildung der Ereignisse, da diese Geräte wie Digitalmultimeter mit so genannten Torzeiten arbeiten. Das bedeutet, dass in gewissen zeitlichen Abständen das Signal abgetastet wird, dann das Signal als Standbild dargestellt wird (und auch gespeichert werden kann), danach wird wieder abgetastet und das nächste Standbild dargestellt.

Da ist mir, vermutlich aus jahrzehnterlanger Gewohnheit, ein „gutes altes“ Röhrenoszilloskop wesentlich lieber, das stellt alles in laufenden Bildern in Echtzeit dar. Ich erwarb also ein ca. 30 Jahre altes Philips PM 3207 für rund 120 Euro bei ebay, da der Verkäufer mir zusicherte, dass es nicht verbraucht ist, sondern wie neu. Mein altes Tektronix Oszilloskop (aus der low-cost-Serie von 1988) hatte nun wirklich ausgedient, denn es gab kein klares scharfes Bild mehr, zudem neigte das Teil zum Schwingen, zeigt also Dinge an, die gar nicht am Eingang anliegen – das ist etwa so, als ob ein Verstärker Eigengeräusche produziert, die man, zusätzlich zur Musik, dann im Lautsprecher hört – das will natürlich niemand. Also gekauft und gewartet, dann kam er, der Philips und hielt alles, was der Verkäufer versprochen hatte – 45 Minuten lang. Dann stank es ganz fürchterlich und das Oszilloskop war tot (wie Stecker aus der Dose gezogen). Ohh…

Nachdem ich mich wieder beruhigt hatte, habe ich das Teil zerlegt und war erstaunt, wie sauber das Ding innen war, kein einziger Schalter oder Poti war am gammeln. Der Gestank war ein Kondensator (ihr wisst schon, die, die auch bei Dual Plattenspielern oder Yamaha-Verstärkern ganz gerne mal abbrennen) und dadurch war die Sicherung geflogen. Nun gut 10 Minuten später tat er es wieder und das bis heute!

So schaut das gute Stück aus:

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Hat neu damals satte 1.500,- DM gekostet, was viel war (teurer als ein vergleichbarer Hameg). Ist erstaunlich leicht (4,7 kg) weil er komplett aus Kunststoff gebaut ist. Die Röhre hingegen ist hervorragend (von Valvo) und liefert, dank der vorn eingelegten Folie, ein blaues Bild, was mir persönlich sympatischer ist, als die üblichen grünen… Zudem ergibt die dunkel gehaltene Front eine hervorragende Ablesbarkeit.

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Hier wird gerade eine Sinuskurve dargestellt, man erkennt dies einerseits an der Leuchtkraft und andererseits an der Schärfe des Strichs (er muss so dünn wie möglich sein – und das auch wenn man hell stellt).

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Hier bin ich mit der Kamera mal ganz dicht heran gegangen, ein wirklich spitzenmäßiges Bild für ein Osziloskop des Baujahres 1982!
Ich habe ein Service Manual und eine mehrsprachige (auch deutsch!) Bedienungsanleitung dazu erhalten – so ist das Gerät jeden Cent wert – jedenfalls für mich.

Die Daten, die dieses Gerät hat, sind eher untere Mittelklasse, aber für Audiomessungen (und nur solche mache ich schließlich damit) genügen diese Werte völlig aus. Dieses Zweikanaloszilloskop kann bis 15 MHz darstellen, wobei man beachten muss, dass diese Angaben von allen Herstellern so gemacht werden, dass es nur theoretisch richtig ist. In der Praxis stößt man bei der Darstellung von Signalen mit Frequenzen oberhalb von 1 MHz schon deutlichst an die Grenzen. Natürlich kann der Verstärker die angegebenen 15 MHz sauber verabeiten und gibt sie auch unverfälscht an die Röhre weiter, die kann jedoch mit ihrem Elektronenstrahl nicht so schnell Bilder an den Leuchtschirm vorne schreiben, denn er ist an jeder Stelle nur sehr, sehr kurz. Man muss dann viel heller machen, damit man überhaupt noch etwas sieht. Übliche Oszilloskope, so wie auch dieses und mein abgelegtes Billig-Tektronix, haben nur eine Beschleunigungspannung von rund 2000V, was den Röhren doch frühe Grenzen setzt. Teure Oszilloskope haben da Spannungen von 10, 12 oder noch mehr (bis zu 20) kV aufzuweisen und liefern dann auch noch sehr klare und helle Bilder bei sehr hohen Frequenzen. Wenn man das benötigt oder Wert darauf legt, sollte man auf die Größe der Beschleunigungsspannung achten. 2kV ist normal und eben nicht viel, da ist dann schon recht früh Schluss. In meinem Arbeitsbereich sind die höchsten Frequenzen, die ich oszillografiere, so um 100 kHz (Vormagnetisierung bei Bandmaschinen und Kassettendecks). Das schafft ein Scope (ich hasse Anglizismen, hier nur zur Erklärung!) mit den „normalen“ und damit erschwinglichen 2kV Beschleunigungsspannung aber immer. Schwieriger wird es bei der Darstellung von Eye-Pattern (HF) von CD-Playern, an denen sich etliches erkennen lässt, da hat selbst mein 50MHz Billig-Tektronix schon eine recht schwache Darstellung, eben, wegen der niedrigen Beschleunigungsspannung. Und dort handelt es sich um Signale in der Größenordnung um 1 MHz herum! Wer also auch so etwas erledigen möchte, geht besser gleich auf ein modernes TFT-Oszilloskop oder gibt mehr aus für eines mit höherer Beschleunigungsspannung…

Es wird oft gefragt, ob ein Multimeter nicht das wichtigste Messgerät wäre. Die Antwort lautet jein, denn manche Techniker bejahen dies uneingeschränkt – für mich ist das Oszilloskop das wichtigste und am meisten benutzte Messinstrument – dies hält jeder Techniker anders und das ist auch ganz in Ordnung so.

Wenn man einen Fehler in einem Gerät sucht, dann prüft man zumeist zunächst ob alle Versorgungs-Spannungen anliegen. Denn funktioniert das Empfangsteil oder der Phonovorverstärker nicht, liegt der Verdacht nahe, dass einfach die Spannung für diesen Bereich nicht da ist. Dies kann im einfachsten Fall eine durchgebrannte Sicherung sein oder (komplizierter, aber leider häufiger) eine defekte Zenerdiode im geregelten Netzteil. Wer jetzt nicht so genau weiß, was das ist – macht nix, das tut nichts zur Sache. Um also zu klären, ob die Spannung anliegt, schaut man einfach nach. Das Dumme ist nur, Elektrizität kann man nicht sehen und dran lecken kommt nicht so lustig (obwohl man es dann wüsste!). Also schaue ich mit dem Oszilloskop nach. Man kann auch mit dem Multimeter nachschauen. Mit dem Oszilloskop geht das einfacher – man vergleiche eine analoge Uhr mit einer digitalen – bei den Zeigern weiß ich (aus jahrzehnterlanger Gewohnheit) sofort, wie spät es ist. Schaue ich auf eine Digitaluhr, muss ich mir das im Gehirn erst mal „übersetzen“ (gewissermaßen).

Um zu verdeutlichen was den Unterschied macht, habe ich einfach mal Spannungen angelegt und auf dem Bildschirm fotografiert. Beginnen wir mal mit Gleichspannung, die ist einfacher, weil sie immer gleich aussieht – ein glatter Querstrich auf dem Oszilloskop.

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Da sieht man den beschriebenen Querstrich. Er befindet sich genau auf der Mitte der Anzeige, auf dem wir ein Koordinatenkreuz sehen können (Ihr erinnert Euch sicher noch mit Freuden an den Matheunterricht, als Analysis dran war, X- und Y-Achse, lineare Gleichungen und all der Quatsch) das mir erst im Zusammenhang mit der Elektronik alles einleuchtete (viele, viele Jahre nach Schulende!). Die X-Achse (das die von von rechts nach links) zeigt die Höhe der Spannung an, die wir sichtbar machen. Man „misst“ eigentlich nicht mit dem Oszilloskop (den ich immer liebevoll „Oskar“ nenne, das ist kürzer), sondern man schaut sich einfach die Vorgänge an, um sie zu verstehen. Das geht mit einem Multimeter nicht, das liefert stets exakte Ergebnisse, erklärt aber keine Zusammenhänge. Deshalb nehme ich häufiger den Oskar. Steht der Strahl also dirket auf der X-Achse, dann leigt keine Spannung an. Ist es eine glatte Linie, dann ist es entweder eine saubere Gleichspannung oder eben nix, so wie oben im Foto. Diese Stellung dient übrigens dazu den Stahl einzustellen, den man kann ihn in allen Richtungen verschieben, um sich beispielsweise Ausschnitte aus dem Geschehen näher anzuschauen (sozusagen hinein zoomen). Liegt nichts an, sollte man den Strahl, wie abgebildet, so einstellen, dass er genau auf der X-Achse liegt und genau von rechts nach links voll im Bild zu sehen ist. Haben wir gemacht. (ich erkläere später noch wo man das einstellen kann)

Nun legen wir mal eine Gleichspannung an:

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Da! Der Strich bleibt so wie er ist, befindet sich aber nun 3 cm weiter oben auf der Y-Achse, parallel zur X-Achse. Die 3 cm, erkennbar an dem Gitter welches auf dem Schirm aufgedruckt ist (die Karos sind exakt 1 mal 1 cm groß, die Gesamtfläche betragt 10 mal 13 cm), sagen uns, wie groß die Spannnung ist, Wir haben in diesem Beispiel den Maßstab 1V/cm gewählt, also ist die Spannung 3V groß. Eigentlich ganz einfach oder?

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In diesem Beispiel wird minus 3 Volt dargestellt, dazu habe ich bei identischer Einstellung einfach die Plus und Minus-Anschlüsse der Spannungsquelle umgetauscht. Nun legt die Linie 3 cm unter der X-Achse auf der Y-Achse dargestellt. Das hört sch im Text ein wenig kompliziert an, aber wenn man auf die beiden Bilder schaut, erkennt man, dass das alles ganz einfach ist. Es gibt keinen Grund, Angst vor einem Oszilloskop zu haben!

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Hier habe ich mal eine Sinusspannung mit 50 Hz (aus einem Transformator) angelegt. Man sieht einen sauberen Sinus, dessen Größe (von oben nach unten) die Spannung anzeigt. Die Häufigkeit der Wellen auf der X-Achse zeigt die Häufigkeit der Ereignisse an.

Wir merken uns: auf der X-Achse wird die Größenordnung Spannung, gemessen in Volt, am Oskar in Volt/cm angezeigt, auf der Y-Achse wird die Zeit dargestellt, gemessen in Sekunden, auf dem Oskar in s/cm.

Das ist doch nicht schwierig, oder?

Nun haben wir einen 50 Hz Sinus von einem Trafo gesehen. Das ist unsere Netzfrequenz (in den USA 60 Hz), die ein Trafo ja, ausser in der Amplitude (so nennt man die Größe der Schwingung, also die Zentimeter auf dem Oskar in der Höhe), nicht verändert. Als nächstes habe ich mal eine Sinusspannung aus einem Generator (das ist ein Gerät, welches Schwingungen bestimmter, einstellbarer Frequenzen erzeugt, meistens in unterschiedlichen Wellenformen: Sinus und Rechteck, manchmal auch zusätzlich noch Dreieck) angeschlossen.

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Das sieht im Prinzip genau so aus, es fallen jedoch zwei Unterschiede auf: die Schwingungen sind kleiner und es sind mehr davon zu sehen. Die Größe liegt am Darstellungsmaßstab, den man ja am Oskar so einstellen kann, damit man stets ein großes Bild der Ereignisse zu sehen bekommt. Die Anzahl der dargestellten Schwingungen ließe sich auch einstellen, aber darauf habe ich hier bewußt verzichtet! Denn dadurch sieht man mit dem Auge den Unterschied in der Frequenz – denn hier handelt es sich um einen Sinuston mit 400 Hz, also achtmal so hoch wie der vorher. Folglich sieht man auch achtmal soviele Sinuskurven. Die Einstellungen für diese Darstellungen nimmt man an den „vielen“ Knöpfen vor, die an einem Oskar so dran sind. Aber, genau wie an unseren Hifi-Geräten, gibt es viele Knöpfe, die wichtig sind und die man häufig benutzt, andere wiederum sind nur für Spezialanwendungen und werden demzufolge nur sehr selten oder sogar überhaupt nicht benötigt. Also kommen wir mal zur Erläuterung der Knöpfe:

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Links unten ist der Netzschalter, den brauche ich wohl nicht zu erklären. Darüber sind zwei Potis an denen steht FOCUS und INTENS, Focus ist der Scharfsteller, damit stellt man den Strich so dünn wie möglich ein. Intens ist die Helligkeit, wie am Fernseher oder Monitor, bitte nur so weit aufdrehen, bis man gerade so den Strahl gut erkennen kann – das schont die Röhre! Die hat nämlich nur ein begrenztes Leben, stellt aber den wirtschaftlichen Totalschaden dar, wenn sie kaputt ist. Oben neben dem INTENS-Poti sieht man noch zwei Potis an denen POSITION steht, damit können wir den Strahl exakt auf die X-Achse einstellen, denn er wandert hoch und runter, wenn wir an diesem Poti drehen. Wir können den Strahl aber auch auf jede andere Position einstellen, wenn dies zur Beobachtung dienlich ist. Dann schaffen wir uns damit sozusagen eine individuelle X-Achse z.B. 2 cm oberhalb der tatsächlichen. Den anderen Kanal, denn der linke POSITIONs-Einsteller ist für Kanal 1 und der rechte für Kanal 2 zuständig, können wir z.B. dann auf 2 cm unter der X-Achse einstellen und können nun beide Kanäle gleichzeitig, aber getrennt beobachten.

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Hier habe ich das mal genau so eingestellt wie eben beschrieben, ein Sinussignal von einem Stereoverstärker, oben der linke Kanal, unten der rechte. Wie man sieht sind beide exakt gleich laut – was kein Wunder ist, denn der Generator ist eine Monoquelle, liefert also an beide Kanäle exakt das gleiche Signal.

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Hier sieht man Tonsignale von dem gleichen Verstärker (einfach von den REC-OUT-Buchsen abgenommen), aber es sind Nachrichten, also ebenfalls mono, deshalb sieht das obere Signal exakt genau so aus wie das untere.

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Hier nun sind es Musiksignale in Stereo, was man daran erkennen kann, dass die Signal oben und unten (also rechts und links) unterschiedlich sind. Es handelt sich um eine ganz gewöhnliche Musik-CD.

Man kann diese Darstellung noch so verändern, dass die Bilder viel interessanter aussehen, nämlich so:

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Diese Art der Darstellung wird XY-Betrieb genannt, statt die beiden Kanäle übereinander darzustellen, wie oben gezeigt, kann man auch den einen Kanal auf die X-Achse legen und den anderen auf die Y-Achse, deshalb auch XY-Betrieb. Das sieht sehr schön aus, birgt aber auch die Gefahr des Einbrennens der Röhre, wenn kein Signal anliegt (also z.B. auch in Musikpausen!) – denn dann bleibt nur ein Punkt in der Mitte der Röhre übrig und weil die gesamte Energie des Elektronenstrahls nun in einem einzigen Punkt auf die Leuchtfläche in der Front wirkt, brennt diese Stelle schnell und gern ein, wenn man nicht richtig aufpasst und den Punkt unterdrückt (z.B. durch rasches Zurückdrehen der Helligkeit -INTENS-). Wenn ihr einen gebrauchten Oskar kaufen wollt, achtet darauf, dass der Punkt in der Mitte nicht eingebrannt ist, der Stahl sollte auch dort in der Mitte genau so hell sein wie weiter aussen!

Man benutzt den XY-Betrieb aber gerne in der Hifi-Technik, z.B. zum Einstellen des Azimuts, also des rechtwinkligen Standes des Tonkopfes bei Bandmaschinen und Kassettendecks. Steht dieser nicht exakt im Lot zum Band, wird ein Kanal einen Bruchteil einer Sekunde früher abgespielt als der andere, was in der Praxis deutlich hörbare Höhenverluste bewirkt. Spielt man also ein Band (Kassette) mit einem hohen Sinuston (6 kHz oder -besser- höher) ab, betrachtet man auf einem Oskar im Zweikanalbetrieb so etwas:

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Da kann man natürlich nicht sehen, ob ein Kanal eine Winzigkeit früher oder später abgespielt wird. Mit einem kleinen Trick geht es dann aber doch ganz gut, denn wir können ja mit Hilfe der Positionsteller die beiden Sinuskurven ganz dicht zusammen bringen und dann jede noch so kleine Verschiebung gut erkennen. Hier mal als Beispiel:

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In der Praxis ist es aber deutlich einfacher, die Einstellung des Tonkopfes mittels der XY-Darstellung vorzunehmen, im Idealfall sieht eine Wiedergabe ohne jeden Spurfehlwinkel (gibt es in der Praxis aber nicht!) so aus, hier dargestellt von einem Generator in mono – also keine Abweichung möglich:

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Von einem Kassettendeck sieht das dann so aus, abgespielt wird hier eine 15 kHz Azimut-Einstellkassette mit schlecht justiertem Kopf:

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Hier wurde die Einstellung optimiert, jedoch öffnet und schließt sich die Ellipse ständig, denn die Kassette verbiegt sich um winzige kleine Bruchteile von Millimetern, was man als Spurfehlwinkel dann aber schon sehen kann. Die Optimierung liegt darin, dass die Ellipse sich um den schrägen Strich herum bewegt!

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Alle dargestellten Figuren in der XY-Betrachtungsweise werden übrigens Lissajousfiguren genannt (nach dem fränzösischem Physiker benannt).

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Kehren wir nochmal zurück zu den vielen Knöpfen vorne am Oskar. Diese beiden großen Knöpfe (AMPL/DIV = V/cm) dienen zur Einstellung der Darstellungsgröße der beiden Kanäle, links A, rechts B (die können auch 1 und 2 heißen, das hat aber nichts zu bedeuten – man kann es mit den Lautsprechergruppen am Hifi-Gerät vergleichen, die nennen die Hersteller auch alle unerschiedlich). Die Einstellung geht beim Philips von 10V/cm (ganz links) bis 5mV/cm (unten, bzw. ganz rechts). Schräg unten gibt es noch eine Stellung OFF, womit man einen Kanal ganz abschalten kann. An diesen Schaltern wählen wir den Maßstab der Darstellung: schließen wir den Oskar z.B. an eine Cinchbuchse an ist die Stellung 50mV/cm ganz gut geeignet, um eine Darstellung zu erhalten, die den Bildschirm komplett ausfüllt. Wählen wir eine „falsche“ Größe passiert nichts, wir haben lediglich ein ungeeignete Darstellung, die entweder nur einen winzigen Teil darstellt oder so klein ausfällt, dass man kaum etwas erkennt. Nehmen wir hingegen einen Lautsprecherausgang eines Verstärkers, dann müssen wir schon in Bereiche von 5V/cm gehen (lautstärkeabhängig!), um ein gutes Bild zu bekommen. Man wählt also beim messen bzw. anschauen der Vorgänge einfach die richtige Einstellung aus, bis man ein übersichtliches Bild erhält.

Die kleinen Schalterchen darunter sind ganz wichtig, dort steht AC und DC, was uns ermöglicht Mischsignale so anzuschauen, dass wir nur das sehen, was uns interessiert. Wenn beispielsweise in Schaltungen das Musiksignal von Transistoren angeschaut werden sollen, die nur relativ klein sind, so dass man eine Einstellung von sagen wir mal 10mV/cm wählt, dort aber zusätzlich auch noch z.B. 15V Versorgungs(gleich)spannung anliegen, dann ist der Strahl bei 10mV/cm nicht mehr sichtbar, denn er würde sind in einer Höhe von 15 Metern (!) über der X-Achse dargestellt werden – so groß ist unser Bildschirm doch aber bei Weitem nicht. Also müssen wir die 15V Gleichspannung aussperren, was wir mit dem Schalter AC machen können. Nun wird ein Kondensator (Begriff: Koppelkondensator) dazwischen geschaltet, der die Gleichspannung nicht durchlässt, das Musiksignal jedoch schon. Nun befindet sich der Strahl trotz der 15V Gleichspannung wieder direkt auf der X-Achse und das Musiksignal kann betrachtet werden. So etwas ist ganz interessant, wenn man nachschauen will, welcher Transistor noch korrekt arbeitet und welcher nicht – beim Suchen eines Fehlers.

Der kleine Schalter in der Mitte (A+B oder ADD) wählt aus, ob man die Kanäle getrennt sehen möchte (A+B) oder gleichzeitig addiert (ADD). Ein Zweikanal-Oskar wie meiner hier hat nur einen Strahl. Wollen wir beide Kanäle getrennt beobachten, muss im Oskar drin ein elektronischer Schalter zwischen den beiden Darstellungen hin und herschalten und zwar so schnell, dass wir es nicht bemerken. Diesen Vorgang nennt man choppen. Gechoppt wird mit einer Geschwindigkeit von 100.000 Wechseln (beim Philips, es gibt auch abweichende Chopperfrequenzen) – also 100kHz. Für die Darstellung von niedrigen Frequenzen ist das völlig ausreichend im Bereich von so hohen Frequenzen, die über der Chopperfrequenz liegen, wird es dann aber problematisch und die Darstellunsgqualität leidet. Deshalb gibt es auch Zweistrahloszilloskope, die jedoch erheblich teurer sind und auch nur für die Darstellung von Ereignissen in höheren Frequenzen nötig sind. Im Audiobereich nicht, da genügt ein preiswertes Zweikanaloszilloskop.

Kommen wir nun zur rechten Seite am Oskar:

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Der große Drehschalter wird allgemein als Timebase oder Zeitbasis bezeichnet. Hier wird die Größe der Darstellung auf der X-Achse eingestellt und das für beide Kanäle. Es steht TIME/DIV also s/cm drüber. Wir können damit bestimmen wie lange der Strahl für die Strecke von ganz links (wo er auftaucht) bis ganz rechts (wo er verschwindet) benötigt. Rechts oben gibt es noch einen kleinen Schalter X1 und X5 – das X steht für „mal“, somit steht uns eine Darstellung von 0,2 s bis zu 0,5µs pro Zentimeter zur Verfügung. Also in der langsamsten Stellung braucht der Strahl für das Durchwandern tatsächlich 2,6 Sekunden, was so langsam ist, dass wir ihn mit den Augen als Punkt gemütlich verfolgen können. Bei den schnelleren Darstellungen natürlich nicht mehr, weswegen uns der punktförmige Strahl als Linie erscheint. Wir wählen stets den Wert, bei dem wir eine gute Darstellung erzielen, das probiert man am besten einmal selbst aus, man bekommt sehr schnell ein sicheres Gefühl dafür – auch hier gilt: bei „falscher“ Einstellung geht nix kaputt, es wird halt nur blöd dargestellt. Die Stellung ganz unten (X VIA A) dient dazu, den Oskar auf die oben näher besprochene XY-Darstellung umzuschalten. Nachher nicht wieder vergessen zurückzuschalten – sonst hat man einen hellen Punkt in der Bildröhrenmitte!

Es bleiben nur noch die unten angeordneten Bedienelemente für die Triggerung übrig. Triggern bedeutet den Start der Darstellung, der immer von einem bestimmten Ereignis ausgelöst werden muss. Das klingt sehr kompliziert – ist es aber nicht. Übicherweise lassen wir den kleinen Schalter in Stellung INT (=intern), denn dann wird auf den Nulldurchgang der Netzspannung getriggert (den hat unser Oskar ja stets zur Verfügung, ist er doch an der Steckdose angeschlossen Zahnlos ). Da dieser Nulldurchgang 50 mal pro Sekunde stattfindet (genauer: 50 mal positiv und 50 mal negativ), merken wir davon nix. Wir legen ein Signal an und schon startet die Wiedergabe, fertig. In bestimmten Fällen möchten Anwender das aber nicht, sondern möchten, dass die Darstellung durch ein bestimmtes (beliebiges) Ereignis erst gestartet wird. Dies kann irgendetwas sein, dass man dann an die externe Triggerbuchse (unten rechts) anschließt oder aber (im Fernsehreparaturbereich) nimmt man die so genannte vertikale Austastlücke (das ist der Moment im Fernsehbild, in dem der Strahl unten rechts aus dem Bild verschwindet, abgeschaltet wird und oben links, nunmehr wieder eingeschaltet, erneut auftaucht um ein halbes Fernsehbild zu schreiben – ziemlich kompliziert – muss einen auch nicht wirklich interessieren!) zum triggern und bezeichnet dies kurz als TV (Schalter AC – TV) ganz rechts. Links daneben gibt es noch A B, wo man darüber entscheiden kann, ob auf Kanal A oder B getriggert werden soll, das + – daneben darüber ob auf einen positiven Nulldurchgang (von unten nach oben) oder auf einen negativen Nulldurchgang (von oben nach unten) getriggert werden soll – in jedem Fall immer dann, wenn die X-Achse durchschritten wird. Das Triggern braucht man in der Praxis mit Audiogeräten selten und kann daher von Anfängern zunächst einmal übergangen werden.

Zum Schluss ist noch der Tastkopf wichtig. Der Tastkopf wird benötigt, wenn wir uns mit unserem Oskar verschiedenste Dinge anschauen wollen. Zum Beispiel hier an einem Transistoranschluss:

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Das schwarze ist der Tastkopf, der üblicherweise zum Oskar dazu gehört, aber leider eben nicht immer dabei ist. Wir brauchen aber mindestens einen Tastkopf (für zweikanalige Messungen u.U. auch zwei) und den wollen wir uns nun einmal näher betrachten. Hier ist der originale von Philips von 1982, der bei meinem Oskar dabei war.

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Das ist ein 1:1 Tastkopf, das kleine kurze Kabel an der Seite dient zum festklemmen an der Masse. Elektrische Spannungen benötigen immer zwei Leiter, weswegen das Messen oder auch Anschauen von elektrischen Vorgängen immer zwei Zuleitungen benötigen. Die Masse eines Gerätes ist meist am Chassis bzw. Gehäuse zu finden, dies sollte mit dem Oskar verbunden werden, entweder mit einem Extrakabel an der Massebuchse des Oskars oder mit diesem kleinen schwarzen Kabel am Tastkopf. Der zweite Leiter ist dann immer die Tastkopfspitze. Mit dieser bitte sehr vorsíchtig in Geräten herumstochern – der Oskar nimmt zwar keinen Schaden, aber man kann mit dem Tastkopf leicht versehentlich irgendwo Kurzschlüsse verursachen, wenn man nicht aufpasst.

Es gibt auch noch umschaltbare Tastköpfe 1:1 und 10:1, so wie mein Tastkopf, den ich schon viele, viele Jahre benutze:

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Das ist der Umschalter, damit erweitere ich den Y-Darstellungsbereich nochmals um den Faktor 10 (sofern der Umschalter in Stellung 1:10 steht). Damit ist es möglich bis zu 100V pro Zentmeter abzubilden. Hat ein Hifi-Verstärker z.B. +/- 90 Volt Betriebspannung und ich möchte nachschauen, ob die an den Endtransistoren auch anliegen, dann bekomme ich bei 10V/cm (das ist die größte Möglichkeit beim Philips) die Darstellung bei 9 cm, wenn ich den Kollektor eines Transistors mit dem Tastkopf berühre, Bei einem Bildschirm von 10 mal 13 cm (Ihr erinnert Euch?) kann ich dann aber nur maximal +/- 50 Volt sehen (eben +/- 5 cm). Nun kann ich dann einfach am Tastkopf auf 1:10 umschalten und am Oskar auf 2 V/cm herunter gehen, dann werden die 90 V in 4,5 cm Höhe dargestellt – das passt dann. Auch diese Dinge gehen einem beim häufigen benutzen rasch in Fleich und Blut über, das ist alles nicht so kompliziert! Ich brauche bei einem Verstärker mit 8 Endtransistoren etwa 10-12 Sekunden um alle Spannungen der Kollektoren zu prüfen (wenn die Transistoren zugänglich sind) – denn man misst ja nicht, ob es 90 Volt sind, sondern man schaut einfach aus dem Augenwinkel zum Oskar hin und wenn dort der Strahl um ein paar Zentimeter nach oben oder unten hüpft (je nachdem, ob es + oder – 90 Volt sind) dann weiß ich schon alles, was ich wissen wollte, denn niemand interessiert sich bei der Fehlersuche dafür, ob es nun 89 oder 91 Volt sind…

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Nun gibt es noch am Anschlußstecker (BNC) des Tastkopfes so einen kleinen Trimmer, mit dem man die Kabelkapazität des Tastkopfes kompensieren kann. Dazu benutzt man ein Rechtecksingnal, welches beinahe alle Oszilloskope vorn an einer Klemme zur Verfügung stellen. Dort steht meist TEST oder PROBE, bei Hamegs auch CAL dran.

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Dort halten wir nun unseren Tastkopf dran und können das Bild sofort auf dem Bildschirm sehen, stellen Zeitbasis und Verstärkereingang so ein, dass wir etwa 3-4 Perioden in ausreichender Größe auf dem Schirm haben [sic]. Doch was ist das jetzt?

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Die Rechtecke sehen aber nicht wirklich rechteckig aus, die schwingen ja an den Flanken über! Genau dafür ist der Trimmer am Stecker des Tastkopfes, wir können jetzt dran drehen…

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…uuuhps, das war schon zu viel, denn jetzt schwingen die Flanken anders herum. Also vorsichtig wieder zurück und dann:

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ja, dann stimmt es genau, denn nun sind die Flanken wirklich rechteckig, die Kabelkapazität ist nun wirklich komplett kompensiert.

So, jetzt habt Ihr einige Grundlagen zur Handhabung eines Oszilloskops und könnt Euch, wenn Ihr eines benutzen möchtet, damit vertraut machen. Alles übrige ergibt sich dann von allein, man lernt sehr schnell damit sicher umzugehen. Ein Oskar ist das vielseitigste Messmittel, das es gibt. Es ist aber nicht genau, man schätzt damit meistens nur. Will man aber ganz exakte Größen messen ist ein Multimeter zusätzlich vonnöten. Auch für Widerstands- oder Strommessungen ist ein Multimeter einfach praktischer, obwohl auch beides mit einem Oskar geht (man muss nur viel rechnen). Ich vergleiche diese beiden Werkzeuge gern mit einem Taschenrechner (Multimeter) und einem Rechenschieber (Oszilloskop) – ganze Generationen von weißbekittelten Ingenieuren sind früher mit einem Rechenschieber in der Brusttasche herum gelaufen, zum schnellen Überschlagen war der einfach unentbehrlich. Genau war er aber nie.

Für Fragen, die Ihr habt, stehe ich gerne zur Verfügung. Kommentare zu diesem Tutorial lese ich gerne.

9 Kommentare für “Oszilloskop - wie geht das?

  1. Sebastian Wilger|

    Wirklich sehr sehr geil! Vielen Dank für die tollen Tips! Ich bin total begeistert, weil meine Erfahrung mit Multimeter genau dem enspricht was Du in deinem Artikel beschreibst.

  2. Günter Schäfer|

    Hallo Herr Kahn,

    Ein wirklich gelungener Einsteigerartikel! Passt perfekt für mich. Ich habe ein Hobby gefunden, welches neben dem Spaß auch noch brauchbare Produkte liefert.
    Leider ärgert mich momentan das Synthesizer- Board eines DUAL 1780…..Das ist aber die Praxis.

    Jeder ihrer Artikel ist treffend beschriebene Praxis. So konnte ich bereits einige Schalter und Potentiometer, eben richtig, reinigen.

    Langsam bin ich infiziert und freue mich auf weitere Artikel aus ihrer Feder. Ich erlaube mir, ihnen die Veröffentlichung einer umfassenden Schrift in dieser Art zu empfehlen.

    Mit freundlichen Grüßen

    Günter Schäfer

  3. Dr. Lutz Wichtmann|

    Ich fass‘ es nicht! Das erspart einem ja fast einen kompletten VHS-Kurs. Sie müssen an Fotos und Text tagelang gesessen haben. Ganz herzlichen Dank dafür!

  4. Hallo Herr Kahn,
    grossartiger Artikel, was auf jeden Fall den Hunger nach mehr Information schürt.
    Mein Interesse wäre vor allem, wie kann ich bestimmte Bauteile am besten durchmessen, um Fehler zu finden, damit Sie z.b. gezielte Vorabinformationen bekommen.
    mit den besten Gruessen aus Berlin,
    Thomas Gruender

    Dazu muss man in der Lage sein, die Oszillogramme zu interpretieren, was wiederum Kenntnisse der Elektronik und Erfahrungen in der Fehlersuche erfordert. Beides lässt sich jedoch nicht in einem solchen Tutorial unterbringen. Als Vorabinformationen genügen uns die Fehlerbilder vollkommen. Im Gegenteil, wir haben meist ein wenig Angst vor Geräten, an denen schon jemand ein wenig „vorgearbeitet“ hat – aus Erfahrung leider oft berechtigt.
    Beste Grüße Armin

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