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Ich musste bei einem Projekt die Verzögerung, die eine Schaltung verursacht bestimmen. Also habe ich mit einem Messgerät und mit den dazu gehörigen Messsonden das Eingangssignal mit dem Ausgangssignal verglichen und dabei kam dieses Resultat heraus:
Ein Häuschen auf der X-Achse entspricht 10 Nanosekunden. Obwohl die Verzögerung deutlich sichtbar ist, (auch wenn wir uns im Nanosekunden-Bereich befinden) war ich ziemlich zufrieden mit dem Resultat. Dann habe ich jedoch von jemandem den Tipp bekommen, dass die Messsonde mit welchem ich die Ausgangsspannung messe, einen Einfluss auf das gemessene Resultat haben könnte, dies weil die Messsonde einen respektive das darin verwendete Kabel eine Kapazität besitzt, welche das Signal zusätzlich verlangsamt. Diese Kapazität ist abhängig von der Dicke des Leiters. Je dicker der Leiter ist, desto grösser ist auch die Kapazität, die es besitzt. Die parasitäre ( = nicht erwünschte) Kapazität von dieser Messsonde beträgt 10 Pico-Farad. Das mag euch jetzt vielleicht nichts sagen aber es ist sehr wenig. Vielleicht hilft es, wenn ihr euch eine Piccoloflöte vorstellt. Die ist auch klein und trägt deswegen diesen Namen 🙂 . Und doch hat eben diese Kapazität einen starken Einfluss auf das gemessene Signal weil wir uns im Nanosekunden-Bereich befinden und sehr kleine Ströme fliessen.
Eine Kapazität ist im Prinzip vergleichbar mit einem winzig kleinen Akku. Und so wie ein Akku immer wieder entladen und danach wieder geladen wird, braucht auch das Laden und Entladen der Kapazität seine Zeit. Wenn es euch hilft: Stellt euch eine Piccoloflöte vor, aber dann einige Billiarden Mal kleiner (Eine Billiarde ist eine Eins mit 15 Nullen falls ihr Mühe habt euch diese grosse Zahl vorzustellen). Denn so gross ist die Kapazität des Kabels ungefähr im Vergleich zu einem Handyakku. Also weil wie gesagt unsere Messsonde nur ein winzig kleiner Akku ist, braucht es auch nur ganz kurz (einige Nanosekunden) um sich zu laden und entladen. Weil unser Signal sich im gleichen Zeitbereich ändert, macht diese zusätzliche Verzögerung viel aus.
Ausserdem habe ich zusätzlich zu dem Tipp noch eine andere, bessere Messsonde bekommen. Diese Messsonde nennt man „Aktiv Sonde“ und sie funktioniert etwas anders als die herkömmliche Messsonde die ich bisher verwendet habe. Denn bei ihr wird das Signal unmittelbar hinter dem Messpunkt mithilfe von einigen elektronischen Bauteilen „verstärkt“ damit die Kapazität im dahinter liegenden Kabel keinen Einfluss mehr auf das Ausgangssignal hat.
Aber eine kleine Kapazität am Signal ist dennoch nicht ganz zu vermeiden. Diese Messsonde besitzt am Signal eine Kapazität von 0.9 Pico-Farad. Das wäre dann eine nochmals etwa mehr als zehn Mal kleinere Piccoloflöte als zuvor, wenn wir bei diesem Vergleichsobjekt bleiben. Also massiv besser. Der Preis von dieser speziellen Messonde ist allerdings um einiges mehr als Faktor Zehn teurer als die herkömmliche Messsonde und geht schon bei einer geringen Spannung kaputt, also ist Vorsicht geboten.
Diese spezielle Messsonde ist ausserdem extrem schnell, was hauptsächlich zu ihrem stolzen Preis beiträgt. Auch das Messgerät, dass ich benutze ist extrem hochwertig (und teuer) und kann extrem genau und schnell messen.
Das Metas gibt den Lernenden viele Möglichkeiten, ihr Interesse am Lernberuf der Elektronik auszuleben (aber es ist wirklich toll hier). Aber nun genug mit der Schwärmerei! Hier ist das verblüffende neue Resultat, dass ich gemessen habe:
Je näher die rote Linie der gelben ist und je steiler die rote Linie ansteigt, desto besser stimmt das Ausgangssignal mit dem Eingangssignal überein. Sieht also schon viel besser aus oder! Aus diesen zwei Grafiken lässt sich ausserdem schliessen, dass das Bauteil welches ich ausmessen muss eigentlich noch viel schneller wäre, würde ich gar nicht messen (weil die Messung es eben langsamer macht). Wie schnell genau können wir leider nicht feststellen, weil messen ohne eine Kapazität nicht möglich ist. Hoffen wir, dass es schnell genug ist. 😉
Also denkt in Zukunft daran: Das Gerät oder die Kabel mit denen ihr messt, sind nicht perfekt egal wie teuer sie waren und haben einen Einfluss auf euer Messresultat.
Gruss
Iwan