Zeitbasis

Eine Zeitbasis ist ein präzises, wiederkehrendes Zeitintervall, das von einer elektronischen Schaltung erzeugt wird und zur Synchronisierung von Mess-, Abtast- oder Anzeigevorgängen dient. In einem Oszilloskop wird der Elektronenstrahl mit bekannter Geschwindigkeit horizontal abgelenkt, so dass Spannungsänderungen als Kurve über den Bildschirm sichtbar werden. In einem Datenerfassungssystem triggert die Zeitbasis Analog-Digital-Wandler in festen Intervallen. In einem Frequenzzähler bestimmt sie das Zeitfenster, während dessen Ereignisse gezählt werden. Ohne Zeitbasis können elektrische Messgeräte nicht feststellen, wann eine Messung stattfindet.

Das Zeitbasissignal stammt normalerweise von einem Kristalloszillator, meist Quarz mit einer festen Frequenz wie 1 MHz, 10 MHz oder 100 MHz. Diese Grundfrequenz wird dann mit Zählern oder Logikschaltungen herunterteilt, um die für die Anwendung erforderlichen langsameren Raten zu erzeugen. Eine Oszilloskop-Zeitbasis kann wählbare Raten von Nanosekunden pro Skalenteil bis zu Sekunden pro Skalenteil bieten; jede Einstellung teilt den Mastertakt unterschiedlich. Die Stabilität und Genauigkeit der Zeitbasis bestimmt unmittelbar die Genauigkeit aller damit durchgeführten Messungen.

Fehler in der Zeitbasis führen zu systematischen Messfehlern. Ein 1-Prozent-Fehler in der Zeitbasisfrequenz bedeutet einen 1-Prozent-Fehler in jedem damit gemessenen Zeitintervall oder Frequenzmesswert. Quartzoszillatoren driften durch Temperaturänderungen, Alterung und Toleranzen der Bauteile. Bessere Geräte kompensieren Temperaturdrift durch Temperaturöfen oder Temperatursensoren oder nutzen atomare Bezugsnormale wie Cäsiumstandards, wenn extreme Genauigkeit erforderlich ist. Industrielle Prüfgeräte überprüfen die Zeitbasis-Kalibrierung normalerweise jährlich oder wenn die Messunsicherheit kritisch wird.

Digitale Geräte erlauben oft externe Zeitbasis-Eingänge, so dass ein Labornormal oder ein GPS-disciplinierter Oszillator den internen Quarz überschreiben kann. Das ist notwendig, wenn Messungen über mehrere Geräte hinweg korreliert werden oder wenn absolute Frequenzgenauigkeit erforderlich ist. Die Qualität der Zeitbasis bestimmt, wie klein ein Signal oder wie schnelle eine Transienten das Gerät zuverlässig erfassen und messen kann.