Elektronische Wellen messen: Wellenformen auf einem Oszilloskop - Dummies

Es gibt vier grundlegende Arten von Wellenformen, die Sie überlaufen und wieder, wie Sie mit elektronischen Schaltungen arbeiten. Wellenformen sind die charakteristischen Muster, die Oszilloskopspuren normalerweise aufnehmen. Diese Muster zeigen an, wie sich die Spannung im Signal mit der Zeit ändert - steigt oder fällt sie langsam oder schnell, ist die Spannungsänderung stetig oder unregelmäßig und so weiter.

Es gibt vier Arten von Wellenformen:

• Sinus: Die Spannung nimmt in einer stetigen Kurve zu und ab. Wenn Sie sich an Ihre Trigonometrie-Klasse aus der High School erinnern, erinnern Sie sich vielleicht an eine Trig-Funktion namens Sinus , die mit Winkeln in rechtwinkligen Dreiecken zu tun hat.

  Nur wenige Leute wollen zurück zur Highschool-Trigonometrie, das ist alles, was ich über die Mathematik hinter den Sinuswellen sagen werde. Es genügt jedoch zu sagen, dass Sinuswellen überall in der Natur vorkommen. Zum Beispiel können Sinuswellen in Schallwellen, Lichtwellen, Meereswellen gefunden werden - selbst das Aufprallen eines Slinky ist eine Sinuswelle.

  Und vor allem aus Sicht der Elektronik liegt die im öffentlichen Stromnetz bereitgestellte Wechselspannung in Form einer Sinuswelle vor. In einer Wechselstrom-Sinuswelle steigt die Spannung stetig an, bis eine Spitzenspannung erreicht ist. Dann beginnt die Spannung abzufallen, bis sie Null erreicht. An diesem Punkt wird die Spannung negativ, was bewirkt, dass der Stromfluss die Richtung umkehrt.

  Sobald es negativ ist, ändert sich die Spannung weiter, bis sie ihre negative Spitzenspannung erreicht, und beginnt dann zu steigen, bis sie wieder Null erreicht. Die Spannung wird dann positiv, der Strom kehrt sich um und der Sinuszyklus wiederholt sich.

  Die Häufigkeit, mit der sich eine Sinuswelle (oder eine andere Welle) wiederholt, wird als Frequenz bezeichnet. Die Frequenz wird in Einheiten mit der Bezeichnung Hertz , abgekürzt Hz , gemessen. Der Wechselstrom, der von einer Standardsteckdose verfügbar ist, ändert sich sechzig Mal pro Sekunde. Somit beträgt die Frequenz der Haushaltswechselspannung 60 Hz.

  Die meisten in elektronischen Schaltungen gefundenen Wellenformen haben eine viel höhere Frequenz als Haushaltswechselstrom, typischerweise im Bereich von mehreren Tausend Hertz ( Kilohertz, oder kHz ) oder Millionen von Hertz ( Megahertz oder MHz ).

  

• Rechteckwelle: Stellt ein Signal dar, bei dem eine Spannung einfach einschaltet, für eine Weile eingeschaltet bleibt, sich ausschaltet, für eine Weile ausgeschaltet bleibt und dann wiederholt wird.Der Graph einer solchen Welle zeigt scharfe, rechtwinklige Kurven, weshalb sie als Rechteckwelle bezeichnet wird.

  In der Praxis machen die meisten Schaltungen, die versuchen, Rechtecksignale zu erzeugen, ihre Arbeit nicht perfekt. Infolgedessen kommt die Spannung selten sofort in Betrieb und selten schaltet sie sich sofort ab. Somit sind die vertikalen Teile der Rechteckwelle in der realen Welt nicht wirklich vertikal.

  Außerdem überschreitet die anfängliche Spannung manchmal die Zielspannung um ein kleines Bit, so dass die anfängliche vertikale Aufnahme für einen sehr kurzen Moment etwas zu hoch wird und sich dann auf die richtige Spannung einpendelt.

  Rechteckwellen finden sich in vielen elektronischen Schaltungen.

• Dreieckswelle: Die Spannung steigt in einer geraden Linie an, bis sie einen Spitzenwert erreicht, und nimmt dann in einer geraden Linie ab. Wenn die Spannung Null erreicht und dann wieder zu steigen beginnt, ist die Dreieckswelle eine Form von Gleichstrom. Wenn die Spannung Null kreuzt und negativ wird, bevor sie wieder zu steigen beginnt, ist die Dreieckswelle eine Form von Wechselstrom.

• Sägezahnwelle: Diese ist eine Kreuzung aus einer Dreieckwelle und einer Rechteckwelle. In den meisten Sägezahnwellen steigt die Spannung in einer geraden Linie an, bis sie ihre Spitzenspannung erreicht, und dann sinkt die Spannung sofort (oder so nahe wie möglich) auf Null ab und wiederholt sich sofort.