Zu den Grundlagen der Elektrotechnik/Elektronik gehören Kenntnisse zum Laden und Entladen eines Kondensators. An der Visualisierung dieser Problemstellung soll der Einstieg in die Software Pixelpulse2 erklärt werden. Neben dem ADALM1000 werden ein kleines Steckbrett, ein 1kΩ Widerstand und 1µF Kondensator sowie passende Steckbrücken benötigt.

Bei Anlegen einer Spannung wird die Kapazität (C) über den Strom, der durch den Widerstand (R) fließt, geladen. Aus den Werten der Bauelemente R und C errechnet sich eine Zeitkonstante τ = R ∙ C = 1 ms.  Nach einer Zeit von etwa 5τ sollte der Kondensator fast vollständig geladen sein. Für das Entladen wird noch einmal dieselbe Zeit benötigt, insgesamt also t = 10 ms. Damit muss die Frequenz des Rechtecksignals, mit dem unser Kondensator ge- und entladen wird, 100 Hz oder weniger betragen. Der Strom, mit dem der Kondensator geladen wird, ergibt sich aus der Amplitude des Rechtecksignals und dem 1kΩ Vorwiderstand.

Bauen Sie auf dem Steckbrett die Schaltung wie oben angegeben auf. Danach ist das ADALM1000 via USB mit dem Rechner zu verbinden. Starten Sie Pixelpulse2. Im Screenshot zeigt der Kreis den Bereich, in dem der Kanal (hier CH A) konfiguriert werden kann. Klicken Sie mit dem Mauszeiger auf das eingekreiste Z, stehen drei Optionen zur Auswahl. Z selbst entspricht der Option 'Measure Voltage'. Für unsere Messaufgabe empfiehlt sich 'Source Voltage, Measure Current' zu wählen. Der Kanal 'Channel A' unterteilt sich jetzt in einem Bereich Spannung (Voltage) und Strom (Current). Klicken Sie mit dem Mauszeiger oberhalb des senkrechten Schriftzugs 'Voltage' auf den Doppelpfeil, öffnet sich eine Auswahl. Hier ist 'Square' für das Rechtecksignal auszuwählen.

Der waagerechte rote Doppelpfeil befindet sich auf der Zeitachse. Durch Halten der rechten Maustaste in diesem Bereich lässt sich die Zeitachse zoomen. Die Länge der Zeitachse ist über Einstellung (Zahnrad-Symbol in der quadratischen Auswahl) und 'Sample Time' einstellbar. Unterhalb der Zeitachse finden Sie Angaben zur Frequenz, die vom CH A ausgegeben wird. Der senkrechte rote Doppelpfeil ist der Hinweis auf die Amplitudenachse. Hier kann analog zur X-Achse zum Zoomen mit der rechten Maustaste gearbeitet werden. 

Der Kanal B muss für diese Messung nicht angepasst werden.

Ist alles konfiguriert, klicken Sie mit dem Mauszeiger auf das Play-Symbol rechts neben dem Einstellung-Icon. Passen Sie die Darstellung so an, dass die Signale sowohl in der Zeit als auch in der Amplitude gut sichtbar sind.

Die Spannung des Kanal CH A entspricht dem Rechtecksignal, so wie es vom Generator ADALM1000 ausgegeben wird. Der gemessene Strom des CH A entspricht dem typischen Verlauf der Lade- und Entladekurve eines Kondensators. Er steigt bei einem Signalwechsel sprunghaft an und fällt mit der Zeit ab.

Im Gegensatz dazu steigt die Spannung über dem Kondensator C, gemessen am CH B (Channel B), erst allmählich an, um nach einiger Zeit (ca. 5τ) den Maximalwert zu erreichen.