Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Oszilloskop -> Genauigkeit Spannungsmessung


von Hans S. (hanss)


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Guten Morgen,

es gibt einen Beitrag aus dem Jahr 2017 zum Thema, dem ich entnehme, daß 
Oszilloskope nicht die idealen Voltmeter sind, was natürlich auch meiner 
Erfahrung entspricht.

Jetzt habe ich eine Auseinandersetzung mit einem (Noch-) Bekannten, 
seines Zeichens Inschenieur, der steif und fest das Gegenteil behauptet. 
Sein Argument lautet, ein DSO sei nichts anderes als ein hochgenaues 
Meßinstrument für Spannungen, das die Meßwerte eben nicht nur numerisch 
anzeige, sondern auch speichert und am Bildschirm anzeigt.
Weiterhin wird argumentiert, die Genauigkeit hänge einzig und allein (!) 
von der Qualität des AD-Wandlers ab.

Wie wäre diesen Argumenten zu antworten? Vielleicht kann mir jemand, der 
mit allen argumentativen Wassern gewaschen ist, etwas unter die Arme 
greifen.

Mit bestem Dank

Hans

von Jens M. (schuchkleisser)


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Da muss man einfach nur mal nach der Auflösung und der Referenz 
kucken,dann weiß man das manche Leute ihren Titel auf der Kirmes 
geschossen haben.

von Marek N. (Gast)


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Dieser "Ingenieur" (Architekt?) sollte einfach mal ins Datenblatt des 
jeweiligen Gerätes gucken.

Der AD-Umsetzer hat hat typischerweise eine Auflösung von 8 Bit. 
Bessere Scopes haben 10 bis 12 Bit. Die ENOB (Effective Number of Bits) 
ist oft bis zu 2 Bits schlechter.
Die Genauigkeit hängt von vielen Faktoren mehr ab: 
Referenzspannungsquelle, Eingangsteiler, nicht zuletzt die Tastköpfe und 
deren Kompensation.

von Magnus M. (magnetus) Benutzerseite


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Hans S. schrieb:
> Weiterhin wird argumentiert, die Genauigkeit hänge einzig und allein (!)
> von der Qualität des AD-Wandlers ab.

Der gute Mann verdrängt scheinbar die Existenz der analogen 
Signalaufbereitung.

von Gebhard R. (Firma: Raich Gerätebau & Entwicklung) (geb)


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Mit einem Oszilloskop betrachtet man die zeitliche Veränderung einer 
Spannung. Grundsätzlich kann natürlich auch Gleichspannung betrachtet 
werden. Das alles im allgemeinen mit einem Fehler von rund 1% wenn man 8 
Bit Wandler im DSO hat und eine möglichst hohe Aussteuerung. Allerdings 
muss das DSO auch eine Messfunktion haben, das Ablesen vom Schirm ergibt 
deutlich größere Fehler. Es gibt aber auch DSO mit 12 Bit Wandlern, die 
bieten dann schon bessere Präzision.
"Genauigkeit" ist übrigens in der Messtechnik ein Begriff der nicht 
wirklich definiert ist. Besser ist "Fehler".

Grüsse

von Stefan F. (Gast)


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Wie bei jedem Messinstrument gibt es eine große Vielfalt bezüglich 
Funktionsumfang und Genauigkeit.

Die primäre Aufgabe eines Oszilloskopes ist, die Wellenform zu 
visualisieren. Wenn du dir jetzt mal die üblichen Display anschaust 
wirst du sehen, dass da besonders feine Unterschiede gar nicht 
darstellbar sind. Demensprechend wird der Messwandler ausgelegt sein. Es 
macht keinen Sinn, ein Signal sehr viel feiner zu messen, als man 
anzeigen kann.

Mein Oszilloskop hat zum Beispiel einen 8bit Wandler, also von ganz oben 
bis ganz unten maximal 256 Schritte. Anzeigen kann es aber nur 240 
Linien.

Um Spannungspegel genau zu messen, sind gewöhnliche Oszilloskope also 
das falsche Werkzeug. Jedes billige Multimeter aus dem Supermarkt kann 
das (zumindest im DC Bereich) besser.

Zweifellos wird es auch hochwertige Oszilloskope geben, die besser 
messen, als billige Multimeter. Nur kosten die dann auch gerne mal das 
tausend-fache.

von Peter R. (Gast)


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dem Ding hat man den Namen Oszilloskop gegeben, weil es etwas zum Gucken 
ist.
Oszillometer hätte man es genannt wenn es etwas zum Messen gewesen wäre.

Da von dem Messpunkt in der Schaltung bis zum Gerät viele 
Fehlereinflüsse gibt, sollte man beim Oszillo-Gucken bleiben, obwohl die 
Geräte inzwischen Messgenauigkeit haben.

von Udo S. (urschmitt)


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Der TO hat sich heute angemeldet und genau diesen einen Thread 
gestartet.
Das kann natürlich Zufall sein, aber auch bei der Formulierung der Frage 
klingelt bei mir der Troll Detektor.

von Msd (Gast)


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Hans S. schrieb:
> es gibt einen Beitrag aus dem Jahr 2017 zum Thema, dem ich entnehme, daß
> Oszilloskope nicht die idealen Voltmeter sind, was natürlich auch meiner
> Erfahrung entspricht.

Es geht darum, dass man zur Spannungsmessung (DC!) ein Oszi ungeeignet 
ist. Das ist korrekt. Dabei geht es aber nicht zum die Frage der 
Messgenauigkeit von den AD-Wandlern, sondern darum, dass die hohe 
Bandbreite eher störend ist und sich damit keine kleinen Messwerte wie 
z.B. 20 mV messen lassen, wenn man deren DC-Wert wissen will.

Üblicherweise fängst du dir durch eine breitbandige Messung mehr 
Fehlerquellen und vor allen Rauschen ein, als es die Batrachtung für DC 
sinnvoll wäre.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Udo S. schrieb:
> Das kann natürlich Zufall sein, aber auch bei der Formulierung der Frage
> klingelt bei mir der Troll Detektor.

Meinste so einen Uni/FH-Troll?
Dann hat er sich aber nicht genug Mühe gegeben...

von MaWin (Gast)


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Hans S. schrieb:
> Weiterhin wird argumentiert, die Genauigkeit hänge einzig und allein (!)
> von der Qualität des AD-Wandlers ab.

Im Prinzip ja, wobei zum A/D-Wandler noch dessen Refernz und eventuelle 
Vorverstärker/Spannungsteiler gehören und bei steigender Frequnez die 
Zeit bis zum Einschwingen.
Allerdings hatten frühere Oszilloskope keinen A/D-Wandler.
Jedoch ist ein Oszilloskop ein Spannungsmesser, kein Strommesser, keine 
Ohmmeter, kein Kapazitätsmesser, kein Induktivitätsmesser, kein 
Leistungsmesser. Sondern nur ein Spannungsmesser aka Voltmeter, selbst 
wenn es nicht immer auf 1MOhm Eingangswiderstand steht, sondern manchmal 
auf 50 Ohm (womit man es zu einem ungenauen Amperemeter machen könnte).

Daß ein Oszi eher weniger auflösend ist (8 bit Wandler..) als ein 
Voltmeter, ein Digitales dazu (selbst ein ICL7106 bringt 12 bit) und 
ungenaur, weil man auf dem Bildschirm eh nichts sehen kann, spricht 
nicht dagegen, daß es ein Spannungsmesser ist, mit dem Zusatznutzen die 
Spannung über den Verlauf der Zeit anzeigen zu können.

von Homo faber (Gast)


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Hans S. schrieb:
> Weiterhin wird argumentiert, die Genauigkeit hänge einzig und allein (!)
> von der Qualität des AD-Wandlers ab.

Stimmt doch, wenn man den Eingang vorher anhand einer Referenzquelle 
abgleicht. Und so eine Referenzquelle bringt eigentlich jedes scope mit. 
Oder man bastelt sich eine. Wahrscheinlich herscht hier seitens der TO 
schon unklarheit auf welche verschiedenen arten und Weisen man die 
Spannung mit einem Scope messen kann.

>Sein Argument lautet, ein DSO sei nichts anderes als ein hochgenaues
>Meßinstrument für Spannungen, das die Meßwerte eben nicht nur numerisch
>anzeige, sondern auch speichert und am Bildschirm anzeigt.

Auch das stimmt, wenn man wirklich die Effektivspannung wissen möchte. 
Weil am Scope kann man noch selber den Effektivwert anhand der 
Kurvenform über der zeit ermitteln, während das Voltmeter irgendeinen 
Schätzwert abliefert.
Die Integration eines Voltmeters stellt auch gerne eine gewisse 
Belastung des Testobjektes dar, was ja wegen dem Innenwiderstand zu 
einem niedrigen Messwert führt. Von einem (klassischen analog-) 
Oszilloskop würde ich eher eine hochohmige Messung im zweistelligen 
Megaohmbereich erwarten, als von einem Baumarkt-Multimeter.

Aberam bestenman einigt sich erstmal weleche Messverfahren (analogscope, 
Digitalscope, Zeiger Voltmeter, sigma delta Multimeter, True-RMS 
Voltmeter, Röhrenvoltmeter, Tischmultimeter) man hier überhaupt 
miteinander vergleichen will.

von Larry (Gast)


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Mit 12 bit-Wandlern ist ein Oszi immerhin genauso aufloesend wie der
3 1/2 Steller als Multimeter. Aber nicht nur DC sondern bis z.B.
10 MHz. Konnte man u.a. bei R&S kaufen.

von Jens M. (schuchkleisser)


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Und wie genau ist die Referenz des ADC?
Wie die Vorteiler?

von Als Gast hier (Gast)


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Larry schrieb:
> Mit 12 bit-Wandlern ist ein Oszi immerhin genauso aufloesend wie der
> 3 1/2 Steller als Multimeter. Aber nicht nur DC sondern bis z.B.
> 10 MHz. Konnte man u.a. bei R&S kaufen.

Na, dann zeig mal, wo du sowas zum vernünftigen Preis kaufen kannst. 
Gut, 10 Mhz ist nun aber auch nicht der Hit und auch wohl kaum als 
moderner Standard zu betrachten...

Aber, wie Jens M schon schrieb:
...dann weiß man das manche Leute ihren Titel auf der Kirmes
geschossen haben.

Dummheit vermehrt sich leider schneller als die Intelligenz...
Auch dafür gibt es Ursachen... 8-(

von Hans S. (hanss)


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Udo S. schrieb:
> Der TO hat sich heute angemeldet und genau diesen einen Thread
> gestartet.

Kombiniere: Besser wäre es gewesen, nicht einen, sondern drei Dutzend 
Fäden anzufangen?

> Das kann natürlich Zufall sein, aber auch bei der Formulierung der Frage
> klingelt bei mir der Troll Detektor.

Dann laß es klingeln. Das Ding ist offensichtlich nicht nur völlig 
fehljustiert, es hat auch noch einen Schreibfehler in der Bezeichnung.

Aber falls es Dich beruhigt: Du bist ein ganz toller Hecht. Heute abend 
darfst Du beruhigt ins Bettchen gehen, da Du wieder einmal mehr eine 
ganz üble Trollverschwörung aufgedeckt hast.

Hans

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Ein gutes 12-Bit-Oszilloskop (bspw. Lecroy WaveSurfer 4000HD mit 1% bei
DC) kann etwas genauer als ein lausiges DMM sein, aber ein gutes DMM
(bspw. Keysight 3458A mit 0,0008%) ist gleich um mehrere Größenordnungen
genauer als das genaueste Oszilloskop und hat zudem einen deutlich
größeren Eingangswiderstand.

Hans S. schrieb:
> Wie wäre diesen Argumenten zu antworten?

Frage den Inschenieur doch einfach mal, wo es die Oszis mit mit einer
Genauigkeit von besser als 0,0008% zu kaufen gibt :)

von Hans S. (hanss)


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Ich danke allen konstruktiv Antwortenden (Troll-Alarm gehört eher nicht 
dazu); es hat mich jetzt argumentativ weitergebracht (im Verständnis 
auch).

Einen schönen Nachmittag wünscht

Hans

von Larry (Gast)


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> wo du sowas zum vernünftigen Preis kaufen kannst

Gab es z.B. bei Singer. Ich schrieb ja auch "konnte".
Praeteritum U know?

von Jens M. (schuchkleisser)


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Yalu X. schrieb:
> Oszis mit mit einer
> Genauigkeit von besser als 0,0008%

Die will man dann nicht mehr kaufen.
Schon das Messgerät kostet um 10k€, da ist das 1%ige Ossi mit ~4k€ ja 
ein Geschenk gegen.
Und dem Ossi ebenbürtige 1% bringen auch schon 150€-Multimeter.

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