FFT-für Hameg-Digitaloszilloskop

einfache Spektralanalyse

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Problem
Beim Test eines Verstärkers vermisste ich einen Spectrumanalyser, um den Oberwellenanteil des vom Verstärker verzerrten Signals festzustellen.

Lösung
Da ich glücklicherweise ein Analog/Digital-Oszilloskop vom Typ Hameg HM407-2 mein Eigen nenne, habe ich die vom Oszilloskop digitalisierten Signalverläufe mit dem PC ausgelesen, und einer Fast-Fourier-Analyse (FFT) unterzogen.Diese Softwarelösung ersetzt für einfache Anwendungen den Spektrumanalysator.

Realisierung
Der PC wird mit dem Oszilloskop über ein normales serielles Kabel verbunden. Die Software liest auf Knopfdruck den Datenspeicher des Oszilloskops aus, und zeichnet den Frequenzverlauf in eine Grafik. Werden beide Kanäle des Oszilloskops verwendet, werden verschiedene Farben benutzt.

Der dargestellte Frequenzbereich hängt dabei von der am Oszilloskop eingestellten Horizontalablenkgeschwindigkeit ab. Bei 100s/T ergibt sich ein exotischer Bereich von 0,4Hz, bei 200ns/T erreicht der Frequenzbereich 125 MHz.
Das unten stehende Bild zeigt einen 400 kHz-Sinus auf Kanal 2 (rot) und einen symmetrischen 1,1 MHz-Rechteck auf Kanal 1 (grün).

Einschränkung
Frequenzen, die höher als die halbe momentane Samplefrequenz des Oszis sind, werden in diesen Frequenzbereich 'gefaltet'. Das erkennt man gut am 'grünen' Kanal im unteren Bild. Die 1,1MHz Grundwelle und die 3,3MHz Harmonische sind normal abgebildet. Aber auch die 5,5MHz und 7,7MHz-Harmonischen sind zu erkennen und zwar auf 4,5 MHz (10 MHz -5,5MHz) und 2,3 MHz (10 MHz -7,7MHz). Diese Signale ließen sich nur durch ein analoges Tiefpassfilter vor dem Oszi unterdrücken.
Um solche Effekte klein zu halten, sollte man bei der Wahl der richtigen Zeitablenkung prinzipiell mit der schnellsten Oszi-Zeitablenkung beginnen.

Ein schneller Weg zur guten Frequenzauflösung ist es, zuerst am Oszi 'AUTOSET' zu drücken, und anschließend eine Zeitablenkung zu wählen, die 2 Stufen schneller ist, als die durch Autoset gewählte.



Ergebnis
Im Mode-Feld wählt man zuerst die zu analysierenden Kanäle aus.

Ein Druck auf Start bewirkt die Datenübernahme von Oszi und die Darstellung.

Durch klicken auf die Grafik, kann die genaue Frequenz ermittelt werden.

Weitere Optionen sind:

  • Entfernung eines DC-Offset
  • digitales low-pass-Filter
  • Eingangsverstärkungsregelung
  • Amplitudenregelung
  • Druckerausgabe
Zukunftspläne
- logarithmische Darstellung
- automatische Ablenkungseinstellung am Oszi


Download HINWEIS: Bitte darauf achten, dass die Grafikkarte auf "kleine Schriftarten" eingestellt ist (in Windows unter: Systemsteuerung - Anzeige - Einstellungen). Ansonsten kann es zu Problemen mit der Grafikausgabe kommen.


bekannte Probleme

Während die Software auf meinem alten Bastelkeller-PC (AMD K6-200) problemlos läuft, gibt es auf modernerer Hardware RS-232-Übertragungsfehler, die sich durch die Fehlermeldung "Scope bitte im Digitalmode betreiben" äußern. Die Ursache dafür habe ich noch nicht gefunden.



Verbesserungen

V0.2 (21.01.2002)
- stabilere Ansteuerung der COM-Schnittstelle
- Differenz-Mode

V0.1 (19.01.2002)
 Urversion.


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erstellt am 19.01.2002
letzte Änderung: 11.04.2003