Die für die Erfassung und Messung von Signalen benötigte Bandbreite hängt stark von den zu messenden Signalen, der Art der durchzuführenden Messungen und der gewünschten Messgenauigkeit ab. Als Faustregel gilt unter Ingenieuren die Verwendung eines Oszilloskops mit der dreifachen Bandbreite des höchsten zu messenden Frequenzsignals. Dies ist jedoch bei sehr hohen Frequenzen nicht praktikabel.
Beachten Sie die Definition der Oszilloskop-Bandbreite in den FAQs (siehe oben). Die meisten Oszilloskope nähern sich der Frequenz mit der -3-dB-Bandbreite langsam an, beginnend mit einem sanften Amplitudenabfall bei etwa 50 % der Bandbreite. Das bedeutet: Beträgt der Amplitudengang des Oszilloskops -1 dB bei 70 % der Bandbreite und -2 dB bei 85 %, so beträgt die Amplitude des erfassten reinen Sinussignals etwa 90 % (-1 dB) bzw. 80 % (-2 dB) und 70 % (-3 dB) im Vergleich zu dem Wert, wenn sich die Frequenz des Eingangssignals der Bandbreite des Oszilloskops nähert. Die meisten Anwender messen jedoch keine reinen Sinussignale mit ihrem Oszilloskop. Beachten Sie, dass Oszilloskope mit der höchsten Bandbreite aus verschiedenen Gründen einen flacheren (geringeren Amplitudenabfall) oder einstellbaren Amplitudengang aufweisen können.
Wahrscheinlicher ist jedoch, dass ein Ingenieur ein Signal misst, das einer Rechteckwelle ähnelt. In diesem Fall ist bekannt, dass eine Rechteckwelle als Fourier-Reihenentwicklung dargestellt werden kann, die aus der Summe der Grundfrequenz und ungeraden Harmonischen besteht, wobei die N-te Harmonische eine Amplitude von 1/N bei dieser Frequenz beiträgt. Das bedeutet, dass man zur genauen Darstellung einer Rechteckwelle eine ausreichende Bandbreite benötigt, um die Grundfrequenz und genügend ungerade Harmonische zu erfassen. Wie viele ungerade Harmonische „genug“ sind (und wie viel Bandbreite benötigt wird), hängt von der Toleranz des Ingenieurs gegenüber einer Anstiegszeitmessung am Oszilloskop ab, die langsamer ist als das reale Signal, sowie vom Ausmaß des additiven Überschwingens und des Nachschwingens im gemessenen Signal. Wird nur die 3. Harmonische erfasst, ist die Anstiegszeit merklich langsamer, und Überschwingen und Nachschwingen sind deutlich wahrnehmbar im Vergleich zur Erfassung der 99. Harmonischen (in diesem Fall ist das erfasste Signal vom ursprünglichen Eingangssignal nicht zu unterscheiden).
Damit kommen wir zurück zur häufigsten Antwort auf die Frage „Wie viel Bandbreite wird benötigt?“: etwa das Dreifache der Bandbreite des Signals mit der höchsten Frequenz. Doch was bedeutet „höchste Frequenz“? In diesem Zusammenhang denken die meisten Ingenieure an die Anstiegszeitmessfähigkeit des Oszilloskops (die mit der Bandbreite zusammenhängt). Möchte ein Ingenieur ein Signal mit einer Anstiegszeit von 1 ns messen, wählt er kein Oszilloskop mit einer Anstiegszeit von 1 ns (ein solches Oszilloskop hätte typischerweise eine Bandbreite von 350 MHz), sondern eines mit der dreifachen Bandbreite (1 GHz).
Referenz-WebinarTeil 2: Wie viel Bandbreite benötige ich in meinem Oszilloskop?Weitere Details finden Sie in der Webinar-Reihe „Oszilloskop-Kaffeepause 2023“.