Digitales Speicheroszilloskop mit 4 Kanälen, 70 MHz Bandbreite und Touchscreen.
- Kanäle 1–2 mit PVP3150-Tastköpfen
- Tastköpfe auf 10:1 eingestellt
- Kanäle 3–4 frei verfügbar
Rigol DHO804 & JDS6600: Schritt für Schritt zum ersten Signal
Vom ersten Einschalten bis zur stabilen Messung mit Oszilloskop und Signalgenerator
Autor: Wolfgang Lessat
Originalquelle:
lessat.net
https://lessat.net/technik/elektronik/grundlagen/rigol-dho804-jds6600
Das Setup – Geräte und Ausstattung
Dieser Arbeitsplatz dient als Ausgangspunkt für die ersten Messungen mit Oszilloskop und Signalgenerator.
Signalquelle für Labor- und Testsignale.
- Sinus, Rechteck, Dreieck, Sägezahn
- Zwei unabhängige Kanäle
- Frequenz und Amplitude einstellbar
Klassisches Digitalmultimeter zur Kontrolle von Spannungen, Strömen und Widerständen.
- Ideal für Gleichspannungen
- Validierung von Messwerten
Labornetzteil für reale Schaltungen und Elektronik-Experimente.
- 0–15 V Ausgangsspannung
- 0–3 A Ausgangsstrom
Für Mikrocontroller-Schaltungen, Sensorik und digitale Signale.
Verschiedene Bauteile für praktische Experimente.
- Widerstände
- Kondensatoren
- Dioden
- Potentiometer
Wichtiger Hinweis zum Labornetzteil:
Bei den hier beschriebenen Messungen mit dem Oszilloskop wird der Masseanschluss des Labornetzteils bewusst nicht verwendet, um zusätzliche Masseverbindungen und mögliche Ausgleichsströme zu vermeiden.
Die Masseklemme des Rigol DHO804 ist bereits intern mit Erde (PE) verbunden. Zusätzliche oder falsche Masseverbindungen können Kurzschlüsse oder Ausgleichsströme verursachen.
Im schlimmsten Fall können:
- Sicherungen auslösen
- Leiterbahnen beschädigt werden
- Funken entstehen
- der Oszilloskop-Eingang beschädigt werden
Beide Tastköpfe sind auf 10:1 eingestellt (Schiebeschalter nach hinten). Dies reduziert die kapazitive Belastung der Messschaltung und entspricht der üblichen Standard-Einstellung.
Erste Schritte: Den Bildschirm lesen
Das DHO804 wird über den grünen Netzschalter unten links eingeschaltet. Nach wenigen Sekunden erscheint auf dem Touchscreen ein Raster.
Ohne angeschlossenes Signal: Es ist zunächst nur eine waagerechte gelbe Linie sichtbar, die sich langsam bewegt. Das Oszilloskop besitzt dann keine stabile Triggerung.
Mit angeschlossenem Kalibrierausgang: Sobald die Tastspitze am Kalibrierkontakt (Cal) und die Masseklemme an GND angeschlossen sind, erscheint nach dem Drücken der AUTO-Taste ein stabiles Rechtecksignal.
Aufbau des Bildschirms
Wichtige Bildschirmbereiche
Raster
Das Raster des Oszilloskops besteht aus einzelnen Kästchen, den sogenannten Divisionen (Div). Sie dienen zur Abschätzung von Zeit und Spannung. Horizontal wird die Zeit dargestellt (Zeit pro Division, z. B. 200 µs/div), vertikal die Spannung (Spannung pro Division, z. B. 100 mV/div). Durch Abzählen der Kästchen lassen sich Periodendauer, Frequenz und Signalspannung direkt vom Bildschirm ablesen.
Oberer Anzeigebereich
Im oberen Bereich des Oszilloskop-Bildschirms werden die wichtigsten Betriebsdaten angezeigt. Dazu gehören unter anderem die eingestellte Zeitbasis (Zeit pro Kästchen), die Spannungsskalierung der einzelnen Kanäle (Volt pro Kästchen), die aktuelle Abtastrate sowie der Trigger-Status. An diesen Informationen erkennt man, wie schnell das Signal dargestellt wird, welche Spannungen gemessen werden können und ob das Signal stabil synchronisiert ist.
Unterer Bereich: Kanalübersicht
Im unteren Bildschirmbereich werden die verfügbaren Kanäle CH1 bis CH4 angezeigt. Aktive Kanäle sind farbig hervorgehoben. Im dargestellten Beispiel ist nur Kanal 1 aktiv. Dies erkennt man an der gelb markierten „1“ links unten auf dem Bildschirm. Zusätzlich werden dort die wichtigsten Einstellungen des Kanals angezeigt, beispielsweise die vertikale Empfindlichkeit (100 mV/div) und die aktuelle Offsetspannung.
Trigger-Symbol
Im dargestellten Bildschirmbild befindet sich das Trigger-Symbol als kleiner orangefarbener Marker oben in der Mitte des Gitters. Es markiert die Stelle, an der das Oszilloskop das Signal auslöst und synchronisiert. Ein korrekt eingestellter Trigger sorgt dafür, dass das Rechtecksignal stabil und ruhig angezeigt wird.
Grundregel:
- Horizontal: Zeit
- Vertikal: Spannung
Positive Spannungen liegen oberhalb der Nulllinie, negative Spannungen darunter.
Eingangskopplung: DC, AC oder GND
Jeder Kanal des DHO804 verfügt über eine wählbare Eingangskopplung. Sie bestimmt, welcher Anteil des Signals dargestellt wird, und ist eine der häufigsten Fehlerquellen beim Einstieg.
Die Eingangskopplung (DC, AC oder GND) wird beim Rigol DHO804 direkt im Kanalmenü eingestellt. Dazu drückt man die Taste des gewünschten Kanals (z. B. CH1). Anschließend erscheint links oder unten im Bildschirm das Kanalmenü mit den Einstellungen für diesen Eingang. Dort befindet sich der Menüpunkt Coupling beziehungsweise Kopplung. Hier kann zwischen folgenden Betriebsarten gewählt werden:
- DC: zeigt das vollständige Signal inklusive Gleichspannungsanteil
- AC: blendet den Gleichspannungsanteil aus und zeigt nur Wechselanteile
- GND: trennt das Eingangssignal und zeigt die Nulllinie (0 V)
Standardeinstellung. Das vollständige Signal wird angezeigt, inklusive Gleichanteil.
Geeignet für nahezu alle Messungen in Mikrocontroller- und Logikschaltungen.
Ein interner Kondensator blockiert den Gleichanteil. Nur der Wechselanteil bleibt sichtbar.
Praktisch zur Untersuchung kleiner Wechselanteile auf hohem DC-Pegel, etwa Ripple auf einer 5-V-Versorgung.
Der Eingang wird intern auf Masse gelegt. Auf dem Bildschirm erscheint eine Nulllinie.
Ideal, um vor der Messung den Nullpegel exakt zu positionieren.
Ein zuschaltbarer Tiefpass begrenzt die Bandbreite, typisch auf 20 MHz.
Reduziert hochfrequentes Rauschen und ist hilfreich bei langsamen Signalen, etwa Audio- oder Sensormessungen.
BW-Limit
Die Einstellung BW-Limit (Bandbreitenbegrenzung) befindet sich ebenfalls im Kanalmenü des jeweiligen Eingangs. Dazu die Taste des gewünschten Kanals (z. B. CH1) drücken. Im anschließend angezeigten Kanalmenü findet sich der Menüpunkt BW Limit beziehungsweise Bandbreite. Mit dieser Funktion wird die maximale Frequenz des Eingangssignals begrenzt, um hochfrequentes Rauschen zu reduzieren.
- Aus: volle Bandbreite des Oszilloskops
- 20 MHz: reduziert hochfrequentes Rauschen bei langsamen Signalen
Für langsame Signale wie PWM, Sensorsignale oder Versorgungsspannungen ist das 20-MHz-Limit oft sinnvoll, da die Darstellung ruhiger und sauberer wird.
Praxis-Tipp:
Für die ersten Experimente ist DC die sicherste Einstellung. AC wird erst dann interessant, wenn ein kleiner Wechselanteil auf einer großen Gleichspannung untersucht werden soll.
Tastkopf kompensieren
Das Kompensieren des Tastkopfes gehört zu den wichtigsten Routineaufgaben beim Arbeiten mit dem Oszilloskop.
Der Tastkopf enthält einen internen RC-Teiler. Dieser muss exakt zum Eingang des Oszilloskops passen. Eine falsche Kompensation führt zu abgerundeten Flanken oder Überschwingern.
Dämpfungsfaktor 1:1 oder 10:1
Standard-Tastköpfe lassen sich zwischen 1:1 und 10:1 umschalten. Die Einstellung hat erhebliche Auswirkungen auf die Belastung der Schaltung und die nutzbare Bandbreite.
| Einstellung | Eingangskapazität | Eingangsimpedanz | Typischer Einsatz |
|---|---|---|---|
| 1:1 | Hoch (ca. 100 pF) | 1 MΩ | Sehr kleine Signale, niedrige Frequenzen |
| 10:1 | Niedrig (ca. 13–20 pF) | 10 MΩ | Standard für die meisten Messungen, auch bei höheren Frequenzen |
Am Rigol DHO804 muss der verwendete Dämpfungsfaktor des Tastkopfs im Kanalmenü korrekt eingestellt sein, damit die angezeigte Spannung stimmt. Dazu die Taste des gewünschten Kanals (z. B. CH1) drücken und anschließend im Kanalmenü den Punkt Probe auswählen. Dort kann der Tastkopffaktor (z. B. ×1 oder ×10) eingestellt werden.
- CH1 → Probe → ×10 für einen 10:1-Tastkopf
- CH1 → Probe → ×1 für direkte Messleitungen oder 1:1-Tastköpfe
Ist der falsche Faktor eingestellt, wird die gemessene Spannung falsch angezeigt. Bei einem 10:1-Tastkopf würde das Oszilloskop beispielsweise nur ein Zehntel der tatsächlichen Spannung anzeigen.
Kompatible Rigol-Tastköpfe mit PLTM-Stecker werden vom DHO804 automatisch erkannt und korrekt eingestellt.
Vorgehen bei der Kompensation
- Den Tastkopf auf 10:1 stellen.
- Den Tastkopf mit dem Kalibrierausgang (Cal) verbinden.
- Die Masseklemme mit GND verbinden.
- Den gewünschten Kanal aktivieren. Das Oszilloskop sollte sich im RUN-Modus befinden. Falls die Messung angehalten ist, RUN/STOP drücken.
- Das Rechtecksignal des Kalibrierausgangs erscheint nun auf dem Bildschirm.
- Mit dem kleinen Trimmer am Tastkopf die Signalform vorsichtig einstellen.
Vertauschte Anschlüsse
Beim eingebauten Kalibrierausgang des Rigol DHO804 ist ein Schaden bei vertauschten Anschlüssen zwar sehr unwahrscheinlich, technisch jedoch nicht vollständig ausgeschlossen.
Das Signal erscheint dabei häufig instabil, invertiert oder fehlerhaft, da Tastspitze und Masse vertauscht wurden.
Bei anderen Schaltungen oder Spannungsquellen können falsche Masseanschlüsse dagegen Kurzschlüsse oder Beschädigungen verursachen.
Weitere Informationen dazu befinden sich im Kapitel „Masse und Sicherheit“.
Werkzeugwahl
Für die Kompensation sollte ein kleiner, präziser Schraubendreher verwendet werden.
Der mitgelieferte Metallschraubendreher ist dafür vorgesehen und völlig ausreichend. Große Schraubendreher aus dem Werkzeugkasten sind dagegen ungeeignet.
Typische Fehlerbilder
Oben gewölbte Zacken zeigen einen überkompensierten Tastkopf.
Abgerundete Flanken weisen dagegen auf Unterkompensation hin.
Kleine Änderungen am Trimmer genügen meist. Geduld ist wichtiger als Kraft.
Masse und Sicherheit
Die Masseklemme des Oszilloskops ist bei fast jeder Messung der elektrische Bezugspunkt. Falsche Anschlüsse können Kurzschlüsse, Messfehler oder beschädigte Bauteile verursachen.
Wichtiger Sicherheitsgrundsatz:
Die Masseklemme darf nur an Punkte angeschlossen werden, die wirklich auf demselben Massepotential liegen.
Grundprinzip der Messung
Ein Tastkopf misst nicht einfach eine einzelne Spannung, sondern immer die Spannungsdifferenz zwischen Tastspitze und Masseanschluss:
Messprinzip
Vmess = VTastspitze − VMasse
- Tastspitze: Messsignal
- Masseklemme: Referenzpunkt (GND)
Typische Anschlüsse in der Praxis
- Masseklemme → GND
- Tastspitze → Messpunkt
Typisch bei: Arduino, Mikrocontroller, Verstärkern und Sensoren.
- Masse → Minuspol
- Tastspitze → Ausgang
Damit lassen sich Ripple, Störungen und Einschwingvorgänge beobachten.
Bei UART, SPI, PWM oder Clock-Signalen wird die Masseklemme direkt mit System-GND verbunden.
Lange Masseleitungen erzeugen zusätzliche Induktivität und Störungen.
Deshalb wird häufig eine kurze Massefeder direkt am Tastkopf verwendet („Ground Spring“).
Wann darf die Masseklemme NICHT verwendet werden?
Bei differentiellen Messungen existiert häufig kein gemeinsamer Massepunkt.
In solchen Fällen darf die normale Masseklemme oft nicht angeschlossen werden.
- H-Brücken
- Motorsteuerungen
- Netzspannung
- Primärseite von Schaltnetzteilen
- Differenzialtastkopf
- Isoliertes Oszilloskop
- Zwei Kanäle + Mathematikfunktion
Warnhinweis zu Netzteilen und Masseverbindungen
Die Masseklemme eines Oszilloskop-Tastkopfs darf nicht unüberlegt mit beliebigen Punkten einer Schaltung oder eines Netzteils verbunden werden.
Beim Rigol DHO804 ist die Masseklemme intern mit dem Schutzleiter (PE) verbunden. Ein falscher Anschluss kann daher einen direkten Kurzschluss gegen Erde verursachen.
Warum ist das problematisch?
Viele Schaltnetzteile und netzspannungsführende Schaltungen besitzen kein gemeinsames Erdpotential. Wird die Masseklemme dort angeschlossen, verbindet das Oszilloskop diesen Punkt direkt mit Erde. Dadurch können unter anderem folgende Probleme entstehen:
- Kurzschlüsse
- ausgelöste Sicherungen
- Funkenbildung
- beschädigte Leiterbahnen
- Messfehler
- Schäden am Oszilloskop
Besonders kritisch ist dies auf der Primärseite von Schaltnetzteilen oder bei direkter Netzspannung (230 V).
Vertauschte Anschlüsse
Kalibrierausgang („Cal“)
Beim eingebauten Kalibrierausgang des Rigol DHO804 ist ein Schaden bei vertauschten Anschlüssen zwar sehr unwahrscheinlich, technisch jedoch nicht vollständig ausgeschlossen.
Das Signal erscheint dabei meist fehlerhaft, instabil oder invertiert, da Tastspitze und Masse vertauscht wurden.
- Tastspitze → Cal
- Masseklemme → GND
- Masseklemme → Cal
- Tastspitze → GND
Mögliche Auswirkungen
- invertierte Darstellung
- kleineres Signal
- verrauschte Anzeige
- instabiles Bild
- Signal verschwindet fast vollständig
Bei anderen Schaltungen oder Spannungsquellen, beispielsweise Netzteilen, Mikrocontroller-Schaltungen, Verstärkern, Motorsteuerungen oder Netzspannung, können falsche Masseanschlüsse Kurzschlüsse, Ausgleichsströme oder Beschädigungen verursachen.
Erdschleifen vermeiden
Werden mehrere Tastköpfe gleichzeitig verwendet, sind ihre Masseklemmen über das Oszilloskop miteinander und mit dem Schutzleiter verbunden. Bei netzbetriebenen Schaltungen können dadurch sogenannte Erdschleifen entstehen.
Was sind Erdschleifen?
Bei Erdschleifen fließen kleine Ausgleichsströme über die Masseverbindungen. Folge: störendes Brummen im Signal, Messfehler oder, im Extremfall, Kurzschlüsse.
Faustregel: Alle Masseanschlüsse möglichst auf denselben Bezugspunkt legen und keine Schleifen aufbauen.
Checkliste vor jeder Messung
- ✓ Masseklemme an echtem GND-Punkt?
- ✓ Gemeinsamer Massebezug vorhanden?
- ✓ Keine langen Masseleitungen bei schnellen Signalen?
- ✓ Keine gefährlichen Potentialunterschiede vorhanden?
- ✓ Keine Erdschleife durch mehrere Tastköpfe?
JDS6600 verstehen – Der Signalgenerator
Der JDS6600 ist die Signalquelle für die ersten Experimente mit dem DHO804. Frequenz, Wellenform und Amplitude lassen sich direkt verändern und sofort auf dem Oszilloskop beobachten.
DDS bedeutet Direct Digital Synthesis.
Der Generator erzeugt elektronische Signale digital und sehr präzise.
- Sinus
- Rechteck
- Dreieck
- Sägezahn
CH1 und CH2 arbeiten unabhängig voneinander.
Beide Kanäle können unterschiedliche Frequenzen und Signalformen erzeugen.
- 1 kHz Sinus
- 2 V Amplitude
- 50 % Duty Cycle
Das Display verstehen
CH1= Sine 00'009'000.00Hz
Kanal 1 erzeugt ein Sinussignal mit 9 kHz.
05.000V 0.00V
5 V Amplitude, Offset 0 V.
Das Signal schwingt dadurch symmetrisch um 0 V.
CH2= Sine 00'010'000.00Hz
Kanal 2 erzeugt gleichzeitig ein eigenes Signal mit 10 kHz.
DUTY: 50%
High- und Low-Zeit sind gleich lang.
Wichtige Grundbegriffe
Bestimmt die Form des Signals:
- Sinus
- Square
- Triangle
- Sawtooth
Anzahl der Wiederholungen pro Sekunde.
Einheit: Hz, kHz oder MHz.
Maximale Signalauslenkung um den Nullpunkt.
Verhältnis zwischen High- und Low-Zeit bei Rechtecksignalen.
Die wichtigsten Bedienelemente
Öffnet das Hauptmenü für Wellenform, Frequenz und Amplitude.
Wählt den aktiven Kanal für Änderungen aus.
Navigation im Menü und Auswahl einzelner Werte.
Schnelle Änderung von Frequenz und Amplitude.
Praktischer Einstieg:
Für die ersten Experimente genügt:
- 1 kHz Sinus
- 1–2 V Amplitude
- CH1 verwenden
- AUTO-Taste am DHO804 drücken
Wichtiger Hinweis:
Zu hohe Spannungen oder falsche Anschlüsse können Schaltungen beschädigen.
Für die ersten Experimente sind kleine Spannungen zwischen 1 V und 5 V sinnvoll.
Zusammenfassung – Bedienlogik
Öffnet das Hauptmenü für präzise Einstellungen.
Beispiel: Frequenz exakt auf 1 kHz einstellen.
Wählt den aktiven Kanal.
Beide Kanäle arbeiten unabhängig voneinander.
Navigation im Menü und Änderung einzelner Ziffern.
Verändert die Frequenz direkt während des Betriebs.
Verändert die Amplitude des Signals.
Feinabstimmung der Schrittweite und Wertebereiche.
Typische Situationen
Beispiel:
00.100V
Die Amplitude ist zu niedrig.
Lösung: rechten Regler drehen und Spannung erhöhen.
Statt Rechteck erscheint:
Sine
Lösung:
WAVE drücken
und auf
Square
wechseln.
CH1 und CH2 können verschiedene Frequenzen erzeugen.
Ideal für Vergleichs- und Trigger-Experimente.
Ursache meist:
- Trigger falsch
- Zeitbasis ungeeignet
- Amplitude zu klein
Erste praktische Einstellung
Ziel:
1 kHz Sinus mit 2 V Amplitude erzeugen.
- WAVE drücken
- CH1 wählen
- Frequenz auf 1 kHz setzen
- Amplitude auf 2 V setzen
- OK bestätigen
- Linken Regler drehen → 1 kHz
- Rechten Regler drehen → 2 V
- Fertig
JDS6600 anschließen und erste Signale
Der JDS6600 wird direkt mit dem DHO804 verbunden, damit erzeugte Signale sofort sichtbar werden.
Grundaufbau
JDS6600 CH1 erzeugt das Signal.
DHO804 CH1 zeigt das Signal an.
Verbindung: CH1 → CH1
Einfachste Verbindung:
Gelb mit Gelb: JDS6600 CH1 → DHO804 CH1.
BNC-Kabel an JDS6600 CH1 anschließen.
Anderes Kabelende an DHO804 CH1 anschließen.
Kanal CH1 am DHO804 aktivieren.
Frequenz einstellen, z. B. 1 kHz.
Frequenz einstellen
Linken Drehregler drehen.
Die Frequenz ändert sich sofort live.
- WAVE
- CH1
- OK
- Frequenz ändern
- OK bestätigen
Amplitude einstellen
Die Amplitude bestimmt, wie groß das Signal dargestellt wird.
- 1 V
- 2 V
- 5 V
Rechten Regler drehen oder über das Menü ändern.
Beispiel: 1 kHz Sinus, 2 V
Empfohlene Starteinstellung
- Wellenform: Sinus
- Frequenz: 1 kHz
- Amplitude: 2 V
- WAVE
- CH1
- 1 kHz
- 2 V
- Sinus sichtbar
- ca. 4 Divisionen hoch
- stabile Kurve
Weitere Wellenformen
Steile Flanken und klare Pegel.
Gleichmäßige Auf- und Abflanken.
Asymmetrische Form mit schnellem Rücksprung.
Jede Wellenform sieht auf dem DHO804 deutlich anders aus.
Trigger: Das Bild stabil machen
Wenn das Signal über den Bildschirm läuft, springt oder „tanzt“, ist meist der Trigger nicht korrekt eingestellt.
Was macht der Trigger?
Das Signal beginnt ständig an unterschiedlichen Stellen.
Das Bild wirkt instabil oder „rennend“.
Das Oszilloskop startet die Darstellung immer an derselben Signalstelle.
Das Bild bleibt stabil.
Zeitbasis passend wählen
Die Zeitbasis bestimmt, welcher Zeitausschnitt auf dem Bildschirm dargestellt wird. Bei 10 Divisionen Bildbreite und 1 ms/div sind insgesamt 10 ms sichtbar.
\( \text{Time/div} \approx \frac{T}{5} \)
Faustregel: Eine Periode sollte etwa 5 Divisionen einnehmen, sodass insgesamt 2–3 Perioden auf dem Bildschirm sichtbar sind.
Schnellste Lösung: AUTO
Einfachster Einstieg:
Wenn das Bild instabil ist, zuerst die AUTO-Taste drücken.
Das DHO804 stellt:
- Trigger
- Zeitbasis
- Spannungsskala
automatisch passend ein.
Manuelle Triggerung
Reicht die automatische Triggerung (AUTO) nicht aus, kann der Trigger manuell eingestellt werden. Dadurch lässt sich das Signal gezielt stabilisieren und genauer darstellen.
Dazu wird am Rigol DHO804 die Taste TRIGGER gedrückt. Anschließend erscheint rechts im Bildschirm das Trigger-Menü mit den wichtigsten Einstellungen.
Dort können unter anderem folgende Parameter angepasst werden:
- Type: Triggerart (meist Edge/Flanke)
- Source: Triggerquelle, z. B. CH1
- Slope: steigende oder fallende Flanke
- Level: Triggerpegel (Auslösespannung)
- Mode: AUTO, NORMAL oder SINGLE
Das Oszilloskop aktualisiert die Darstellung erst, wenn die eingestellte Triggerbedingung erfüllt ist. Ein korrekt eingestellter Trigger sorgt dafür, dass das Signal stabil und ruhig auf dem Bildschirm steht. Ohne passenden Trigger kann die Darstellung wandern, springen oder flackern.
Triggerquelle auswählen, beispielsweise CH1.
Den LEVEL-Regler drehen, bis die Triggerlinie das Signal schneidet und die Darstellung stabil wird.
Faustregel
Die Triggerlinie sollte ungefähr in der Mitte des Signals liegen.
Trigger-Flanke
Signal steigt nach oben durch die Trigger-Schwelle.
Standard für fast alle Messungen.
Signal fällt nach unten durch die Trigger-Schwelle.
Praxis:
Rising Edge funktioniert in den meisten Fällen sofort.
Trigger-Modi
Das DHO804 zeichnet auch dann, wenn kein perfekter Trigger gefunden wird.
Ideal zum Beobachten.
Das Bild wird nur aktualisiert, wenn ein gültiger Trigger erkannt wurde.
Stabiler für genaue Messungen.
Erfasst genau einmal ein Triggerereignis und friert die Anzeige ein.
Ideal für seltene oder einmalige Vorgänge, z. B. einen Einschaltvorgang.
Sperrt das erneute Triggern für eine einstellbare Zeit nach einem Triggerereignis.
Hilfreich bei Burst- oder Paketsignalen, wenn nur der Anfang des Pakets stabil dargestellt werden soll.
Erweiterte Trigger-Arten
Für anspruchsvollere Messaufgaben bietet das DHO804 zusätzliche Trigger-Arten, die über das einfache Flankentriggern hinausgehen. Damit lassen sich gezielt seltene Fehler, kurze Störungen oder bestimmte Datenpakete erfassen.
Die erweiterten Triggerfunktionen werden über die Taste TRIGGER geöffnet. Im Trigger-Menü kann anschließend unter Type die gewünschte Trigger-Art ausgewählt werden.
Pulse Width Trigger
Reagiert auf Impulse, die kürzer oder länger als ein festgelegter Zeitwert sind. Damit lassen sich beispielsweise kurze Störimpulse („Glitches“) in digitalen Schaltungen sichtbar machen, die bei normaler Flankentriggerung oft übersehen werden.
Einstellung am DHO804:
- TRIGGER → Type → Pulse Width
- Triggerquelle auswählen (z. B. CH1)
- gewünschte Pulsbreite festlegen
- Bedingung wählen: kleiner, größer oder gleich
Serial Bus Trigger (I²C / SPI / UART)
Das DHO804 kann gezielt auf bestimmte Datenpakete, Adressen oder Bitmuster serieller Schnittstellen triggern. Dadurch lässt sich in langen Datenfolgen schnell ein bestimmtes Ereignis finden, beispielsweise ein Schreibzugriff auf eine bestimmte I²C-Adresse.
Einstellung am DHO804:
- TRIGGER → Type → Serial
- gewünschtes Protokoll auswählen (I²C, SPI oder UART)
- Daten- und Taktkanäle festlegen
- Adresse, Datenwert oder Triggerbedingung einstellen
Anfänger-Tipp:
Für die ersten Experimente ist AUTO der einfachste und stressfreieste Trigger-Modus.
Wichtige Einstellungen am Rigol DHO804
Für stabile und gut lesbare Messungen sind einige Grundeinstellungen besonders wichtig. Dieses Kapitel erklärt die wichtigsten Bedienelemente und ihre praktische Bedeutung.
Bedienfeld des Rigol DHO804
Automatische Grundeinstellung für Trigger, Zeitbasis und Spannungsskala.
Startet oder stoppt die laufende Messung.
STOP friert das aktuelle Signalbild ein.
Regelt die vertikale Darstellung des Signals:
- Volts/div
- Signalhöhe
- Position
Regelt die Zeitbasis des Signals:
- Time/div
- Signalbreite
- Zeitdarstellung
Stabilisiert das Signalbild, damit die Darstellung nicht über den Bildschirm läuft.
Automatische und manuelle Messfunktionen für:
- Frequenz
- Spannung
- Zeitabstände
- Duty Cycle
Aktivieren oder deaktivieren die vier Eingangskanäle.
Jeder Kanal besitzt eine eigene Farbe.
Praktischer Einstieg:
Für die ersten Experimente reichen meist wenige Bedienelemente:
- AUTO
- RUN/STOP
- Volts/div
- Time/div
- Trigger-Level
Zeitbasis und Spannungsskala
Bestimmt die Zeit pro Kästchen auf der horizontalen Achse.
- 200 µs/div
- 1 ms/div
- 10 ms/div
Kleine Werte zeigen schnelle Details, große Werte längere Signalverläufe.
Bestimmt die Spannung pro Kästchen auf der vertikalen Achse.
- 100 mV/div
- 500 mV/div
- 1 V/div
Damit wird die Signalhöhe angepasst.
Tastkopf-Einstellung
Wichtige Einstellung:
Tastkopf und Oszilloskop müssen dieselbe Probe-Einstellung verwenden.
Bei einem 10:1-Tastkopf muss auch das DHO804 auf ×10 eingestellt sein.
Praktische Tipps
Volts/div verkleinern oder AUTO drücken.
Trigger-Level anpassen oder AUTO verwenden.
Volts/div vergrößern.
Probe-Einstellung prüfen.
Technische Kenndaten des DHO804
Das Rigol DHO804 ist ein 4-Kanal-Digital-Oszilloskop der DHO800-Serie und basiert auf der Phenix-II-Plattform. Die wichtigsten Eckdaten im Überblick:
| Kenngröße | Wert |
|---|---|
| Kanäle | 4 Analogkanäle |
| Bandbreite | 70 MHz (DHO804 → 70 MHz | DHO814 → 100 MHz) |
| Abtastrate | bis 1,25 GSa/s (Einzelkanal), reduziert bei mehreren Kanälen |
| Speichertiefe | 25 Mpts (Standard), 50 Mpts (optional) |
| Vertikale Auflösung | 12 Bit (Standard), bis 16 Bit im Hi-Res-Modus (durch Mittelung) |
| Eingangsimpedanz | 1 MΩ ‖ 13 pF |
| Eingangsspannung | max. ± 300 V (DC + Spitze) |
| Zeitbasis | 1 ns/div … 100 s/div |
| Triggertypen | Edge, Pulse, Slope, Video, RS232, I²C, SPI u. a. |
| Konnektivität | USB-Host, USB-Device, LAN (LXI), HDMI |
| Display | 8" TFT-Touchscreen, 1280 × 800 px |
Hinweis zur Bandbreite:
Das DHO804 besitzt standardmäßig eine Bandbreite von 70 MHz. In der Community wird diskutiert, dass sich das Gerät per Lizenz oder inoffizieller Freischaltung auf 100 MHz erweitern lässt, da die Hardware eng mit dem DHO814 verwandt ist.
Für typische Lern-, Maker- und Embedded-Projekte sind 70 MHz jedoch bereits mehr als ausreichend, beispielsweise für:
- UART, I²C und SPI
- PWM- und Mikrocontroller-Signale
- Audio- und Sensorsignale
- Arduino-, STM32- oder ESP32-Projekte
- einfache Schaltnetzteile
Höhere Bandbreiten werden vor allem bei schnellen digitalen Signalen, sehr steilen Flanken oder HF-Anwendungen relevant.
Der Lüfter des Rigol DHO 804 erzeugt im Betrieb einen deutlich wahrnehmbaren sirenenartigen Ton. Die von mir durchgeführte Modifikation zur Reduzierung dieses Tons habe ich hier beschrieben: Rigol DHO 804 Modifikation.
Erweiterte Funktionen für später
Neben den Grundeinstellungen bietet das DHO804 zahlreiche Zusatzfunktionen, die mit wachsender Erfahrung immer interessanter werden.
High-Resolution-Modus (Hi-Res)
Durch Mittelung benachbarter Abtastwerte erhöht sich die effektive vertikale Auflösung auf bis zu 16 Bit bei niedrigen Frequenzen. Kleine Signalanteile und feine Spannungsänderungen werden dadurch besser sichtbar.
Aktivierung: Acquire → Mode → Hi-Res
Serielle Dekodierung
I²C, SPI, UART/RS232 und weitere Busprotokolle können direkt auf dem Bildschirm dekodiert werden. Die Daten erscheinen dabei als lesbare Pakete über dem Signalverlauf.
Aktivierung: Decode → Type wählen → Protokoll auswählen → Kanäle festlegen
Wellenform-Aufzeichnung und Wiedergabe
Das DHO804 kann bis zu 100 000 Wellenformen speichern und später schrittweise wiedergeben. Dadurch lassen sich seltene oder sporadische Fehler gezielt untersuchen.
Aktivierung: Acquire → Record/Play
Mathematik-Kanäle und FFT
Die Mathematikfunktionen ermöglichen Operationen wie Addition, Subtraktion oder Multiplikation mehrerer Signale. Die FFT (Fast Fourier Transform) zeigt zusätzlich das Frequenzspektrum des Signals an und hilft bei der Analyse von Oberwellen, Rauschen und Störungen.
Aktivierung: Math → Operation oder FFT auswählen
Dateiexport und Fernsteuerung
Screenshots, Wellenformen und Einstellungen können über USB oder Netzwerk exportiert werden. Zusätzlich unterstützt das DHO804 die Fernsteuerung per SCPI, beispielsweise mit Python und PyVISA.
Zugriff: Storage → Save oder Utility → I/O Setting → LAN/USB
Erste echte Messungen
Mit einem stabilen Signalbild können jetzt erste echte Messungen durchgeführt werden.
Messmethoden
Manuelle Messung direkt im Signalbild.
Automatische Berechnung durch das DHO804.
Manuelle Messung mit Cursor
Mit den Cursorn können Spannungen und Zeitabstände direkt gemessen werden.
Misst Spannungen zwischen zwei horizontalen Linien.
Beispiel: +1 V bis −1 V ergibt 2 V Differenz.
Misst Zeitabstände zwischen zwei vertikalen Linien.
Ideal zur Bestimmung der Periodendauer.
Cursor verwenden
CURSOR-Taste drücken.
X- oder Y-Cursor auswählen.
Cursor mit den Reglern positionieren.
Differenz unten im Display ablesen.
Automatische Messung
Auto-Measure:
Das DHO804 kann viele Messwerte automatisch berechnen.
MEASURE drücken.
Messgröße auswählen, z. B. Freq oder Vpp.
Kanal auswählen, z. B. CH1.
Ergebnis live auf dem Display sehen.
Wichtige Messgrößen
Frequenz des Signals.
Dauer einer vollständigen Periode.
Spitze-Spitze-Spannung.
Effektivwert des Signals.
Gleichanteil bzw. Offset.
Tastverhältnis bei Rechtecksignalen.
Anstiegs- und Abfallzeit zwischen 10 % und 90 % des Maximalwerts. Maß für die Flankensteilheit.
Positive Pulsbreite zwischen den 50-%-Pegelkreuzungen. Entspricht bei PWM der Einschaltzeit.
Praktische Beispiele
- JDS6600: 1 kHz
- Measure → Freq
- CH1 wählen
Anzeige: 1.000 kHz
- Rechtecksignal
- Measure → Vpp
- CH1 wählen
Anzeige: 2.000 V
- Offset am JDS6600 setzen
- Measure → Vmean
- CH1 wählen
Besonders wichtig bei PWM- und Rechtecksignalen.
Ripple sichtbar machen – AC-Kopplung in der Praxis
Ein typisches Beispiel für den Nutzen der Eingangskopplung: Ein Netzteil liefert 5 V Gleichspannung, überlagert von einem kleinen Ripple im Millivolt-Bereich.
- Bei DC-Kopplung und 1 V/div ist der Ripple kaum erkennbar.
- Mit AC-Kopplung wird der 5-V-Gleichanteil ausgeblendet.
- Bei 10 mV/div tritt der Ripple deutlich hervor und kann gemessen werden.
AC-Kopplung ist also kein Selbstzweck, sondern ein Werkzeug, um kleine Wechselanteile auf großen Gleichspannungen sichtbar zu machen.
Phasenverschiebung zwischen zwei Signalen
Werden zwei Signale gleicher Frequenz auf CH1 und CH2 angezeigt, lässt sich ihre zeitliche Verschiebung direkt messen. Aus dem Zeitversatz \( \Delta t \) ergibt sich der Phasenwinkel:
\( \varphi = \frac{\Delta t}{T} \cdot 360^\circ \)
Beispiel: Zwei Signale mit \( T = 1\,\text{ms} \) und \( \Delta t = 0{,}25\,\text{ms} \) sind um 90° phasenverschoben.
Strommessung mit dem Oszilloskop
Das Oszilloskop misst grundsätzlich nur Spannungen. Für Strommessungen wird der Strom indirekt erfasst, indem er in eine proportionale Spannung gewandelt wird.
Ein kleiner, bekannter Widerstand \( R_S \) wird in Reihe zur Last geschaltet. Aus der Spannung über dem Shunt ergibt sich der Strom:
\( I = \dfrac{U_{Shunt}}{R_S} \)
Typisch sind 0,1 … 1 Ω, damit der Spannungsabfall die Schaltung nicht beeinflusst.
Misst den Strom berührungslos über das Magnetfeld des Leiters und liefert eine proportionale Spannung, typisch 100 mV/A oder 10 mV/A.
- AC-Stromzange: nur Wechselstrom
- AC/DC-Stromzange (Hall): auch Gleichstrom
Achtung bei High-Side-Shunts:
Die Masse des DHO804 ist mit dem Schutzleiter verbunden. Liegt der Shunt in der Masseleitung (Low-Side), kann die Tastkopf-Masse direkt angeschlossen werden.
Bei einer High-Side-Messung (in der Plusleitung) kann die geerdete Tastkopf-Masse einen Kurzschluss verursachen. Hier wird ein Differenztastkopf oder ein isolierter Messkanal benötigt.
Am DHO804 kann die Stromzange an einem beliebigen Kanal angeschlossen werden. Die Empfindlichkeit (z. B. 100 mV/A) wird im Kanalmenü hinterlegt, sodass der Wert direkt in Ampere angezeigt wird.
Wichtige Zusammenhänge
Zusammenhang zwischen Frequenz und Periode:
\( f = \dfrac{1}{T} \)
Beispiel: 1 ms → 1 kHz
Zusammenhang zwischen Amplitude und Vpp:
\( U_{SS} = 2 \cdot \hat{U} \)
±2 V ergibt 4 V Spitze-Spitze.
Verhältnis von High-Zeit zur Gesamtperiode:
\( D = \dfrac{t_{ein}}{T} \)
50 % bedeutet: High- und Low-Zeit gleich lang.
Anfänger-Tipp:
Für die ersten Experimente reichen meist:
- Freq
- Vpp
- Vmean
Diese drei Werte decken die meisten Grundlagen ab.
Typische Signalformen erkennen
Schon mit wenigen Experimenten lassen sich auf dem DHO804 sehr unterschiedliche Signalformen beobachten. Wer ihre charakteristischen Merkmale kennt, kann Schaltungen schneller einordnen und Fehler erkennen.
Sinus
Grundform periodischer Wechselgrößen. Tritt im Stromnetz (50 Hz), bei Generatoren wie dem JDS6600 oder in Resonanzkreisen auf. Verzerrungen weisen auf nichtlineare Bauelemente oder Übersteuerung hin.
Rechteck
Typisch für digitale Signale, Taktleitungen und PWM. Flache oder gerundete Flanken weisen auf begrenzte Bandbreite oder hohe kapazitive Belastung hin. Überschwingen entsteht durch parasitäre Induktivitäten und Reflexionen in Leitungen.
Dreieck
Entsteht durch Integration eines Rechtecksignals. Typisch für Spulenströme in Schaltnetzteilen. Die Symmetrie gibt Aufschluss über das Tastverhältnis der Ansteuerung.
Sägezahn
Linearer Anstieg mit abruptem Abfall (oder umgekehrt). Typisch für Zeitbasissignale, Rampengeneratoren und bestimmte PWM- oder Sweep-Anwendungen.
Gedämpfte Schwingung (Ringing)
Kurzzeitige hochfrequente Schwingung nach einer Flanke. Ursache sind parasitäre Induktivitäten und Kapazitäten, beispielsweise in langen Leitungen oder bei zu langer Masseverbindung am Tastkopf.
PWM-Signale: Mittelwert berechnen
PWM-Signale (Pulsweitenmodulation) sind Rechtecksignale mit veränderlichem Tastverhältnis. Der Mittelwert (Gleichanteil) entspricht:
\( \bar{U} = D \cdot U_{max} \)
Der Mittelwert ergibt sich aus Tastverhältnis \( D \) und maximaler Spannung \( U_{max} \). Direkt messbar über Auto-Measure → Mean.
Zur Kontrolle kann ein RC-Tiefpass (z. B. 10 kΩ / 100 nF) nachgeschaltet werden. Die geglättete Ausgangsspannung entspricht näherungsweise dem Mittelwert und lässt sich mit einem Multimeter überprüfen.
Häufige Anfängerfehler und Lösungen
Viele Probleme beim Einstieg entstehen nicht durch defekte Geräte, sondern durch kleine Einstellungen, falsche Skalierungen oder Trigger-Probleme.
Das Signal ist sehr klein oder fast unsichtbar.
Typische Ursachen:- Volts/div zu groß
- Tastkopf falsch eingestellt
- Probe ×10 passt nicht zum DHO804
- AUTO drücken
- Volts/div verkleinern
- Probe-Einstellung prüfen
Das Signal wirkt abgeschnitten oder „platt“.
Typische Ursachen:- Amplitude zu hoch
- Volts/div zu klein
- Volts/div erhöhen
- Amplitude reduzieren
- AUTO verwenden
Das Bild bleibt nicht stabil.
Ursache:- Trigger falsch eingestellt
- AUTO drücken
- Trigger auf AUTO stellen
- LEVEL-Regler anpassen
Gemessene Werte stimmen nicht.
Typische Ursachen:- Tastkopf auf ×10
- DHO804 auf ×1
- Tastkopf prüfen
- CH1 → Probe → ×10
Zwischen JDS6600 und DHO804 besteht keine Verbindung.
Prüfen:- BNC-Kabel korrekt?
- CH1 aktiv?
- Amplitude > 1 V?
Werte ändern sich dauernd oder wirken instabil.
Typische Ursache:- Signal zu verrauscht
- Zeitbasis zu klein
- Time/div vergrößern
- Mehr Perioden anzeigen
Das DHO804 zeigt keine Messwerte an.
Ursache:- Kanal ausgeschaltet
- CH1 / CH2 aktivieren
- LED prüfen
Im Signal sind 50-Hz-Brummen oder andere Störungen sichtbar.
Typische Ursache:- Erdschleife durch mehrere Tastköpfe
- schlechter Massekontakt
- Masseanschlüsse zusammenführen
- Massefeder direkt am Tastkopf nutzen
Auf dem Bildschirm erscheint eine viel niedrigere Frequenz, als das Signal tatsächlich hat.
Ursache:- Abtastrate zu niedrig (Nyquist verletzt)
- mehrere Kanäle reduzieren die Abtastrate
- Time/div verkleinern
- nicht benötigte Kanäle abschalten
- AUTO drücken
Zwei Tastköpfe zeigen einen Zeitversatz, obwohl beide an derselben Quelle hängen.
Ursache:- unterschiedliche Tastkopf-Laufzeiten
- De-Skew nutzen (CH → Deskew)
- beide Köpfe vorher an derselben Quelle abgleichen
Nächste Schritte: Arduino und echte Schaltungen
Nach den ersten Messungen mit dem JDS6600 können reale Schaltungen untersucht werden.
Der Arduino erzeugt digitale Rechtecksignale mit PWM.
Aufbau:- Arduino D3 → CH3
- Arduino GND → Masseclip
- Frequenz
- Pulsbreite
- Duty Cycle
Frequenzabhängiges Verhalten eines einfachen Filters beobachten.
Aufbau:- 10 kΩ Widerstand
- 100 nF Kondensator
- Signal vom JDS6600
- 1 Hz
- 100 Hz
- 10 kHz
Klassischer Timer-Baustein als Rechteckgenerator.
Messbar:- Frequenz
- Duty Cycle
- Flankenqualität
Mehrere Signale gleichzeitig vergleichen.
Möglichkeiten:- Phasenvergleich
- Filter-Ein/Ausgang
- Zwei Frequenzen parallel
Praktischer Einstieg:
Besonders einfach und motivierend sind:
- Arduino PWM
- RC-Filter
- Vergleich verschiedener Wellenformen
Abkürzungen und wichtige Begriffe
Beim Arbeiten mit Oszilloskop und Signalgenerator erscheinen viele technische Abkürzungen. Dieses Kapitel erklärt die wichtigsten Begriffe in einfacher und praxisnaher Form.
Grundlegende Begriffe
Ground = Masse oder Bezugspunkt einer Schaltung.
Die Masseklemme des Tastkopfes wird normalerweise mit GND verbunden.
Channel = Kanal.
Eingänge oder Ausgänge für unterschiedliche Signale.
Hertz = Frequenz.
Gibt an, wie oft sich ein Signal pro Sekunde wiederholt.
- 1 kHz = 1.000 Hz
- 1 MHz = 1.000.000 Hz
Typische Einheiten für schnelle elektronische Signale.
Spannungsbegriffe
Volt = elektrische Spannung.
Millivolt und Mikrovolt
- 1 mV = 0,001 V
- 1000 mV = 1 V
- 1 µV = 0,000001 V
- 1000 µV = 1 mV
Kleine Sensorsignale, Audiosignale oder Messrauschen liegen oft im Milli- oder Mikrovoltbereich.
Voltage Peak-to-Peak
Spannung zwischen kleinstem und größtem Signalwert.
Root Mean Square
Effektivwert einer Wechselspannung.
Oszilloskop-Begriffe
Division
Ein Rasterfeld auf dem Bildschirm.
Zeit pro Rasterfeld auf der horizontalen Achse.
Spannung pro Rasterfeld auf der vertikalen Achse.
Stabilisiert die Darstellung, damit das Signal nicht über den Bildschirm läuft.
Fast Fourier Transform
Stellt das Frequenzspektrum eines Signals dar.
Standard Commands for Programmable Instruments
Standard zur Fernsteuerung von Messgeräten, etwa per Python.
Signalgenerator und Signalformen
Direct Digital Synthesis
Digitale Erzeugung präziser Signale.
Verhältnis zwischen High- und Low-Zeit eines Rechtecksignals.
Verschiebung des Signals nach oben oder unten.
Stärke bzw. Höhe eines Signals.
Sicherheitsbegriffe
Protective Earth
Schutzleiter bzw. Erdung.
Safety Extra Low Voltage
Schutzkleinspannung mit besonders geringer Gefährdung.
Alternating Current
Wechselspannung bzw. Wechselstrom.
Direct Current
Gleichspannung bzw. Gleichstrom.
Praxis-Tipp:
Viele Abkürzungen werden direkt auf dem Display des DHO804 oder des JDS6600 angezeigt.
Wichtige Formeln (Kurzreferenz)
Frequenz ↔ Periodendauer
\[
f = \frac{1}{T} \quad \text{bzw.} \quad T = \frac{1}{f}
\]
Spannungsskalierung (Raster lesen)
\[
\text{Spannung} = \text{Anzahl Divisionen} \times \text{Volts/div}
\]
Beispiel: Signal über 4 Divisionen bei 100 mV/div = 400 mV.
Periodendauer (Raster lesen)
\[
T = \text{Anzahl Divisionen} \times \text{Time/div}
\]
Beispiel: Periode über 5 Divisionen bei 1 µs/div = 5 µs → f = 200 kHz.
Tastverhältnis
\[
D = \frac{t_{\text{High}}}{T} \times 100\%
\]
50 %: symmetrischer Rechteck. 25 %: kurze Pulse.
Effektivwert einer Sinusspannung
\[
U_{\text{eff}} = \frac{\hat{U}}{\sqrt{2}} \approx 0{,}707 \cdot \hat{U}
\]
Das DHO804 berechnet das automatisch (Auto-Measure → Vrms).
True-RMS (Effektivwert)
\[
U_{\text{eff}} =
\sqrt{\frac{1}{T}\int_0^T u^2(t)\,\mathrm{d}t}
\]
Der RMS-Wert (Root Mean Square) beschreibt die effektive Wirkung einer Wechselspannung. Er entspricht der Gleichspannung, die dieselbe Leistung in einem Widerstand erzeugen würde.
Für einfache Sinussignale gilt:
\[
U_{\text{eff}}
=
\frac{\hat{U}}{\sqrt{2}}
\approx
0{,}707 \cdot \hat{U}
\]
Das DHO804 berechnet den True-RMS-Wert digital aus den gemessenen Abtastwerten. Dadurch funktioniert die Messung auch bei Rechteck-, PWM- oder verzerrten Signalen.
PWM-Mittelwert
\[
\bar{U} = D \cdot U_{\text{max}}
\]
PWM (Pulsweitenmodulation)
schaltet eine Spannung sehr schnell ein und aus.
Entscheidend ist dabei das Tastverhältnis
\(D\) („Duty Cycle“).
Bei 50 % Tastverhältnis
ist das Signal die Hälfte der Zeit eingeschaltet.
Der zeitliche Mittelwert beträgt dann:
\[
\bar{U}
=
0{,}5 \cdot U_{\text{max}}
\]
PWM wird häufig verwendet zur:
- Motorsteuerung
- LED-Helligkeitsregelung
- Leistungsregelung
- Schaltnetzteiltechnik
Phasenverschiebung aus Zeitversatz
\[
\varphi = \frac{\Delta t}{T} \cdot 360^\circ
\]
Zeitversatz zweier Signale gleicher Frequenz in einen Phasenwinkel umgerechnet.
Ohmsches Gesetz (Shunt-Strommessung)
\[
I = \frac{U_{\text{Shunt}}}{R_S}
\]
Der Strom ergibt sich aus der gemessenen Spannung am bekannten Shunt-Widerstand.
Grenzfrequenz eines RC-Filters
\[
f_c = \frac{1}{2\pi RC}
\]
Bei dieser Frequenz ist die Ausgangsspannung auf 70,7 % der Eingangsspannung gesunken.
Wichtige Formeln (Kurzreferenz)
Die folgenden Formeln decken die wichtigsten Berechnungen rund um Oszilloskop-Messungen ab. Zwei davon, der Effektivwert (RMS) und der PWM-Mittelwert, werden am Ende ausführlicher erläutert.
Frequenz ↔ Periodendauer
\[
f = \frac{1}{T} \quad \text{bzw.} \quad T = \frac{1}{f}
\]
Beispiel: \( T = 1\,\text{ms} \) → \( f = 1\,\text{kHz} \).
Spannungsskalierung (Raster lesen)
\[
U = \text{Anzahl Divisionen} \times \text{Volts/div}
\]
Beispiel: 4 Divisionen bei 100 mV/div = 400 mV.
Periodendauer (Raster lesen)
\[
T = \text{Anzahl Divisionen} \times \text{Time/div}
\]
Beispiel: 5 Divisionen bei 1 µs/div = 5 µs → \( f = 200\,\text{kHz} \).
Tastverhältnis (Duty Cycle)
\[
D = \frac{t_{\text{High}}}{T} \times 100\,\%
\]
50 %: symmetrischer Rechteck. 25 %: kurze Pulse.
Phasenverschiebung aus Zeitversatz
\[
\varphi = \frac{\Delta t}{T} \cdot 360^\circ
\]
Zwei Signale gleicher Frequenz mit \( \Delta t = T/4 \) sind 90° phasenverschoben.
Ohmsches Gesetz (Shunt-Strommessung)
\[
I = \frac{U_{\text{Shunt}}}{R_S}
\]
Beispiel: 1 V Spannungsabfall an einem 1-Ω-Shunt = 1 A.
Grenzfrequenz eines RC-Filters
\[
f_c = \frac{1}{2\pi RC}
\]
Bei dieser Frequenz ist die Ausgangsspannung auf 70,7 % der Eingangsspannung gesunken.
Effektivwert (True RMS) im Detail
Allgemeine Definition
\[
U_{\text{eff}} =
\sqrt{
\frac{1}{T}
\int_0^T
u^2(t)\,\mathrm{d}t
}
\]
Der RMS-Wert (Root Mean Square) beschreibt die effektive Wirkung einer Wechselspannung. Er entspricht der Gleichspannung, die in einem Widerstand dieselbe Leistung erzeugen würde.
Dabei wird das Signal zunächst quadriert, anschließend über eine vollständige Periode gemittelt und danach die Quadratwurzel gebildet.
| Symbol | Bedeutung |
|---|---|
| \( U_{\text{eff}} \) | Effektivwert der Spannung (RMS) |
| \( u(t) \) | momentane Spannung zum Zeitpunkt \( t \) |
| \( T \) | Periodendauer des Signals |
| \( \int \) | Integral über eine vollständige Periode |
| \( \sqrt{\phantom{x}} \) | Quadratwurzel |
Für ein ideales Sinussignal vereinfacht sich die Formel zu:
\[
U_{\text{eff}}
=
\frac{\hat{U}}{\sqrt{2}}
\approx
0{,}707 \cdot \hat{U}
\]
Bei einem idealen Rechtecksignal entspricht der RMS-Wert direkt der Signalhöhe, da das Signal konstant zwischen den Pegeln wechselt.
Das DHO804 berechnet den True-RMS-Wert automatisch aus den gemessenen Abtastwerten. Dadurch funktioniert die Messung auch bei Rechteck-, PWM- oder verzerrten Signalen.
PWM-Mittelwert im Detail
Berechnung des Gleichanteils
\[
\bar{U} = D \cdot U_{\text{max}}
\]
PWM (Pulsweitenmodulation) schaltet eine Spannung sehr schnell ein und aus. Entscheidend ist das Tastverhältnis \( D \) („Duty Cycle“).
\[
D = \frac{t_{\text{High}}}{T}
\]
Das Tastverhältnis beschreibt, wie lange das Signal innerhalb einer Periode eingeschaltet ist.
| Symbol | Bedeutung |
|---|---|
| \( \bar{U} \) | zeitlicher Mittelwert der Spannung |
| \( D \) | Tastverhältnis (0 … 1 bzw. 0 … 100 %) |
| \( t_{\text{High}} \) | Einschaltzeit des Signals |
| \( T \) | Periodendauer |
| \( U_{\text{max}} \) | maximale Spannung des PWM-Signals |
Beispiel: Bei \( D = 50\,\% \) und \( U_{\text{max}} = 5\,\text{V} \) ergibt sich:
\[
\bar{U}
=
0{,}5 \cdot 5\,\text{V}
=
2{,}5\,\text{V}
\]
Der Mittelwert beschreibt den durchschnittlichen Gleichspannungsanteil des PWM-Signals. Der RMS-Wert hingegen beschreibt die effektive Leistung beziehungsweise Wärmewirkung.
Für die Messung des PWM-Mittelwerts sollte die Eingangskopplung des Oszilloskops auf DC stehen, da AC-Kopplung den Gleichanteil entfernt.
Das DHO804 zeigt diesen Wert direkt über Auto-Measure → Mean an. Ein nachgeschalteter RC-Tiefpass (z. B. 10 kΩ / 100 nF) glättet das Signal so weit, dass der Mittelwert auch mit einem Multimeter messbar wird.
Zusammenfassung
Mit einem modernen Digitaloszilloskop können elektronische Signale sichtbar gemacht und präzise gemessen werden. Die wichtigsten Erkenntnisse in Kurzform:
Der Bildschirm
Raster mit Zeit (horizontal) und Spannung (vertikal).
Jede Division ist messbar.
Eingangskopplung
DC zeigt das vollständige Signal, AC blendet den Gleichanteil aus,
GND legt die Nulllinie fest.
Der Kalibrierausgang
Erste sichere Messung: 1 kHz Rechteck, definierter Spannung,
ideal zum Trainieren.
Der Trigger
Stabilisiert das Bild. Level auf Signalmitte, Edge auf Rising.
AUTO löst die meisten Stabilitätsprobleme;
SINGLE und Holdoff helfen bei seltenen Ereignissen.
Der JDS6600
Erzeugt Signale in verschiedenen Formen, Frequenzen, Amplituden.
Zwei unabhängige Kanäle, ideal für Experimente.
Messungen
Manuell mit Cursorn oder automatisch mit Auto-Measure.
Frequenz, Spannung, Duty Cycle, Phasenverschiebung – alles möglich.
Strommessung
Indirekt über Shunt-Widerstand oder Stromzange (AC bzw. AC/DC).
Die Tastköpfe
10:1 ist Standard. Schiebeschalter überprüfen, Trimmer zum Kompensieren.
Erweiterte Funktionen
FFT, serielle Dekodierung, Hi-Res und SCPI-Fernsteuerung
eröffnen mit wachsender Erfahrung neue Möglichkeiten.
Nächste Schritte
Arduino-Signale, RC-Filter, NE555-Oszillatoren messen.
Kanäle 3 & 4 nutzen, mehrere Signale gleichzeitig beobachten.
Die beste Lernmethode ist das Experimentieren: Verschiedene Signale verbinden, Frequenzen und Amplituden ändern, kleine Schaltungen aufbauen. Jede Messung bringt neue Erkenntnisse.
Quelle: https://lessat.net/technik/elektronik/grundlagen/rigol-dho804-jds6600
Titel: Rigol DHO804 & JDS6600: Schritt für Schritt zum ersten Signal
Druckdatum: 15.08.2026
Domain: www.lessat.net
Titel: Rigol DHO804 & JDS6600: Schritt für Schritt zum ersten Signal
Druckdatum: 15.08.2026
Domain: www.lessat.net
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