Tipps zu Oszilloskop-Tastköpfen
Ratgeber Oszilloskop-Tastköpfe
Was macht ein Tastkopf? - Der "Fühler" für Ihr Oszilloskop
Tastköpfe (englisch "Probes") werden verwendet, um ein Signal von einem Prüfling aufzunehmen und zur BNC-Buchse eines Oszilloskop-Eingangskanals zu führen. Vorne am Tastkopf befindet sich die Prüfspitze/Nadel (bei manchen Modellen auch ein Haken oder Clip), mit der auch kleine Messpunkte erreicht werden können.
Es gibt verschiedene Ausführungen von Tastköpfen, mit denen die Messung an den Eingang des Oszilloskops angepasst wird. Viele Oszilloskope haben Kanäle mit 1 MΩ Eingangswiderstand und 20 bis 50 pF Eingangskapazität. Oszilloskope mit größeren Bandbreiten haben oft 50 Ω Eingangswiderstand bzw. zuschaltbare Terminierung. Da bei einem Eingangswiderstand von 1 MΩ die Eingangsspannung oft auf ca. 300 VSpitze beschränkt ist, wird je nach Anwendung eine Anpassung durch Tastköpfe erforderlich, zum Beispiel für hohe Frequenzen, für hohe Spannungen oder für Ströme. Dementsprechend sind verschiedene Tastkopf-Arten erhältlich, z. B. passive Tastköpfe, aktive Tastköpfe, differentielle Tastköpfe, Strom-Tastköpfe, Hochspannungstastköpfe.
Viele hochwertigere Oszilloskope verfügen an den BNC-Eingangsbuchsen über zusätzliche Anschlüsse für eine Tastkopf-Erkennung. Über Kontaktstifte sind entsprechende Tastkopf-Modelle in der Lage, dem Oszilloskop mitzuteilen, welche Teilung angeschlossen ist. Dies setzt jedoch voraus, dass Oszilloskop und verwendete Tastköpfe vom gleichen Hersteller stammen bzw. kompatibel sind.
Fazit: Stellen Sie sich beim Kauf eines Oszilloskop auch die Frage: Bietet der Hersteller des Scopes eine große Auswahl an passenden Tastköpfen? Erlauben die Oszilloskop-Eingänge falls gewünscht eine automatische Tastkopf-Erkennung?
Passiv vs. aktiv - Tastkopf-Auswahl und Anschluss
Bei passiven Tastköpfen besteht die Anpassung lediglich aus einem kompensierten Spannungsteiler. Neben dem günstigen Preis (da keine aktiven Bauelemente und keine Stromversorgung benötigt wird) sind sie meist sehr robust und mit Oszilloskopen verschiedener Hersteller verwendbar. Allerdings sind sie nicht für alle Messungen geeignet, da sie eine hohe Eingangskapazität haben und die Bandbreite relativ gering ist. Zudem sind wegen des Teilerfaktors kleine Spannungen mit ihnen oft schwer zu messen. Der wohl gebräuchlichste Tastkopf ist der passive 10:1 Spannungsteiler. 10:1 reduziert die Amplitude des zur BNC-Buchse eines Oszilloskops übermittelten Messsignals um einen Faktor 10 und erhöht die Eingangsimpedanz x10. Noch einfacher sind Niederfrequenz (LF/Low Frequency)/DC-Modelle: Sie bestehen lediglich aus einem 9 MΩ Widerstand in Serie zur 1 MΩ Eingangs-Termination des Oszilloskops. Messungen müssen relativ zu GND (Ground/Masse) durchgeführt werden.
Aktive Tastköpfe verfügen über eine Verstärkungsschaltung bereits im Tastkopf (die allerdings die maximale Signalamplitude begrenzt). Aktive Tastköpfe haben einen höheren Eingangswiderstand, eine geringere Eingangskapazität und eine höhere Bandbreite. Allerdings sind sie teurer, empfindlicher und benötigen eine eigene Energieversorgung. Für die Strommessung gibt es spezielle Strom-Tastköpfe.
Tastkopf-Wahl und Anschluss
Mit 10:1 Tastköpfen mit 10 MΩ Eingangswiderstand und 8...15 pF Eingangskapazität erreicht man je nach Modell Bandbreiten im Bereich 100...500 MHz. Wichtig ist immer der richtige Anschluss und der Abgleich des Tastkopfes. Oft ist für hochfrequente Messungen, zum Beispiel Rechtecksignal, der Masseanschluss über die mitgelieferte Krokodilklemme nicht ausreichend. Der Masseanschluss sollte so kurz wie möglich sein, zum Beispiel durch Verwendung einer Massefeder (Ground Spring). Für Messungen in höherfrequenten Bereichen empfiehlt sich der Einsatz aktiver Tastköpfe oder passiver Tastköpfe mit geringer Eingangskapazität.
Tastkopf-Kompensation
Der Eingangswiderstand des Oszilloskops und das Kabel des Tastkopfes haben eine unvermeidbare, parasitäre Kapazität (CEingang und CKabel). Die verzerrende Wirkung der parasitären Kapazitäten kann durch eine zusätzliche, einstellbare Kapazität CS kompensiert werde. Für die Tastkopf-Kompensation wird CS so eingestellt, dass nur noch gedämpft und nicht mehr verzerrt wird.
Praktische Vorgehensweise: Die meisten Oszilloskope stellen an einem speziellen Kompensationsausgang eine Rechteckspannung bereit. Diese wird über den Tastkopf gemessen und der Trimmerkondensator am Tastkopf so eingestellt, dass auf dem Bildschirm keine "Dachschrägen" mehr auftreten.
Tastköpfe im Web-Shop
Bei vielen Oszilloskopen wird ein Satz (2 oder 4 je nach Kanal-Zahl) passiver Standard-Tastköpfe mitgeliefert. Weitere Tastköpfe finden Sie auf den Produkt-Seiten der Oszilloskope im Reiter "Zubehör". Alle Tastköpfe finden Sie ▸hier
