Ein Oszilloskop stellt den zeitlichen Verlauf von Spannungen dar. Man kann auch sagen, es misst die Signalform. Das ist nichts Neues für uns.
Die Breite von Impulsen wird bei der Hälfte des Spitzenwerts gemessen. Auch das wissen wir schon.
Oszilloskope können Signale mit verschiedensten Frequenzen und Verläufen anzeigen. Das Prinzip ist einfach: Ein Punkt auf dem Bildschirm läuft mit einstellbarer Geschwindigkeit von links nach rechts so wie in Abbildung 24. Die zu messende Spannung lenkt ihn nach oben und unten ab.
Sobald der Punkt am rechten Rand des Bildschirms angekommen ist, kehrt er zur Ausgangsposition zurück. Damit der Eindruck eines stehenden Bilds entsteht, wartet er dort, bis die Eingangsspannung einen bestimmten Wert erreicht hat, zum Beispiel 1 Volt, und sich in eine vorgegebene Richtung ändert, also von Minus nach Plus oder umgekehrt. Die für diese Aufgabe zuständige Baugruppe nennt man Trigger.
Sichtbar ist die Wirkung des Triggers in Abbildung 26. Es ist ein Ausschnitt aus einer Musikaufnahme zu sehen. Musik ist nicht periodisch. Deshalb überlagern sich verschiedene Kurvenverläufe. Sie beginnen aber alle bei null Volt und steigender Spannung, weil der Trigger des Oszilloskops auf diesen Punkt eingestellt ist.
Bei manchen Oszilloskopen kann man einstellen, welches Teilverhältnis der Tastkopf hat. Dann wird auf dem Bildschirm die tatsächliche Spannung anzezeigt.
Bei sehr niedrigen Frequenzen bewegt sich der Punkt auf dem Bildschirm mit so geringer Geschwindigkeit, dass kein zusammenhängendes Bild entsteht. Digitale Oszilloskope speichern deshalb Messwerte und stellen damit auch langsame Kurvenverläufe als durchgehende Linie dar. Außerdem muss der Triggerpunkt bei solchen Geräten nicht unbedingt ganz links auf dem Bildschirm sein. In der Grundeinstellung befindet er sich häufig in der Mitte.
Digitale Oszilloskope können auch Einzelbilder darstellen, also quasi den Bildschirm einfrieren. Das erleichtert die Beurteilung nichtperiodischer Signale. Die dafür vorgesehene Taste ist meistens mit „SINGLE“ beschriftet.
Abbildung 27 zeigt ein Einzelbild aus der Musikaufnahme von Abbildung 26. Es wurde von einem älteren Oszilloskop abfotografiert, das hauptsächlich analog arbeitet und zusätzlich einen kleinen digitalen Speicher besitzt.
Bekanntlich ist nicht jede Leitung für Hochfrequenzsignale geeignet. Das gilt auch für den Weg vom Messobjekt zum Oszilloskop. Meistens verwendet man dafür Tastköpfe. Ein Tastkopf besteht aus einem kugelschreiberähnlichen Griff. Die Spitze kann mit verschiedenen Haken oder Nadeln versehen werden und wird mit der zu messenden Spannung verbunden. Abbildung 28 zeigt drei Beispiele. Eine Krokodilklemme stellt die Masseverbindung her, siehe Abbildung 29.
Die einfachsten Tastköpfe verbinden die Prüfspitze direkt mit dem Messeingang. Man spricht von 1:1-Tastköpfen, weil die an der Spitze anliegende Spannung unverändert zum Oszilloskop gelangt. Tastköpfe für hohe Frequenzen sind aufwändiger gebaut. Sie teilen die Eingangsspannung auf einen kleineren Wert, oft ein Zehntel, herunter. Wenn man mit so einem 10:1-Tastkopf eine Spannung von 10 Volt misst, wird auf dem Bildschirm 1 Volt angezeigt.
Neben den hier beschriebenen, passiven Tastköpfen existieren mehrere andere Varianten. Es gibt zum Beispiel Tastköpfe mit angepasstem 50-Ohm-Koaxkabel. Sie sind besonders gut für sehr hohe Frequenzen geeignet, haben aber nur einen relativ kleinen Innenwiderstand. Aktive Ausführungen lösen dieses Problem, indem das Signal direkt im Tastkopf verstärkt wird.
Passive 10:1-Tastköpfe enthalten unter anderem einen 9-MΩ-Widerstand, der im Signalweg liegt. Oszilloskope haben in der Regel einen Innenwiderstand von 1 MΩ. So ergibt sich ein 10:1-Spannungsteiler. Außerdem ist im Tastkopf oder im Stecker ein kleiner Drehkondensator vorhanden. Er dient zur Anpassung der Kapazität von Tastkopf und Kabel an den Messeingang und wird so eingestellt, dass ein Rechtecksignal möglichst unverfälscht auf dem Bildschirm erscheint.
