Дешевий осцилограф, що показує квадратну хвилю 16 МГц

14

Я володію дешевим осцилографом Hantek DSO4102C. Його пропускна здатність становить 100 МГц, а частота вибірки - 1 ГЗа / с. Деякі відомості про інструмент можна знайти тут: http://hantek.com/en/ProductDetail_3_4163.html
Тепер у мене є Atmega328P MCU, що працює від зовнішнього кварцу на частоті 16 МГц, без будь-якого коду його (чіп, стертий usbasp), встановлено лише біт запобіжника CKOUT. Тож я повинен був бачити квадратну хвилю на штифті PB0, але мій обсяг показує, що вона досить спотворена:
аркуш MCU не згадує час підйому контакту, що було для мене великим сюрпризом, тому я не можу перевірити, чи вимірюється 9,5 нс. значення. Але судячи з напруги Pk-Pk, що перевищує 6 вольт (і навіть виходить нижче нуля за хороших 560 мВ), я вважаю, що є проблема із сферою застосування. Я правий?

ДОБАВЛЕНО ПІСНЕ, ПІСЛЯ ОКОНУВАННЯ ЯКЩОЇ РОЗУМИ Я зібрав усе на дошці, замість того, щоб використовувати Arduino Uno. Я підключив затискач для заземлення від сфери застосування до штифта заземлення ATMega за допомогою дроту через дошку. Я вимірюю безпосередньо на вихідному штифті (див. Фото мого макета нижче). Тепер я отримую кращі результати, також з 20-МГц осцилятором. Очевидно, що значення Pk-Pk тепер ближче до реальності, а також за формою сигналу. Тож дякую всім за допомогу!

oscilloscope

— Женек
джерело

5

Чи правильно компенсуються ваші зонди? Також ви можете спробувати з іншим зондом?

— Стів Г

3

Чи можете ви додати фотографію, як ви зондуєте сигнал? Тобто, як саме ваш зонд підключений до ланцюга.

— marcelm

6

Переконайтесь, що ваш зонд знаходиться в положенні x10, відрегульовано компенсацію, а провід заземлення підключений до площини, дуже близької до землі MCU. Ви також можете запустити майстра зондування та самостійні процедури.

— Spehro Pefhany

Ви ОБОВ'ЯЗКОВО зробите те, що говорить Spehro, перш ніж почати замислюватися про те, що робить область дії сигналів. 1. Підключіть заземлення від зонда до точки заземлення системи як можна ближче до точки сигналу. 2. У вас зонди мають регулювальний гвинт. Зазвичай доступний через отвір на боці зонда. Відрегулюйте це, поки форма хвилі не з’явиться «найбільш квадратна». Зауважте, що це МОЖЕ бути оптимальним, якщо форма хвилі не квадратна, але в цьому випадку це вдалий початок. || Навіть з огляду на пінти, які були набрані добрими порадами інших, я би не здивувався, якби ви могли досягти результату квадратного рівня, ніж ви бачите.

— Рассел Макмахон

1

Ніколи не можна генерувати ідеальну квадратну хвилю, оскільки дроти тощо завжди мають деякий (малий) конденсатор та індуктор.

— Віллем Ван Онсем

28

Я вважаю, що існує проблема із сферою застосування. Я правий?

Не думай так. Переміщення - це абсолютно нормальне явище при вимірюванні швидкодіючого сигналу за допомогою зонда з високим імпедансом. (Крім того, ці сигнали виглядають так само різко, як я б очікував, що вони будуть.)

Існує безліч навчальних посібників із зондування швидкодіючих сигналів: це ідеальний час для читання!

О, і є явище Гібба, яке говорить про те, що будь-яке спостереження з обмеженою смугою теоретично досконалого (або набагато менш обмеженого діапазоном) краю матиме дев'ять відсотків перебігу; щоб зрозуміти це, я рекомендую переглянути косинусне представлення квадратної хвилі і подумати, що ви відріжете, якщо позбудетесь чого-небудь вище 5 × 16 МГц (= основна частота вашої квадратної хвилі).

— Маркус Мюллер
джерело

1

Що стосується функції вимірювання ОП : я вважаю, частота 16,00 МГц (у цих областях використовується кристалічна часова база). Але 9.500 нс час роботи ? Це підозріло, особливо з роздільною здатністю 1ps? І 6,16 В Pk-Pk часто проходить через весь запис вибірки, щоб знайти максимальну міру ... (я розглядаю приблизно 5,2 В, після відстоювання). Тож вирок Маркуса розумний - більш ретельне зондування, ймовірно, дає різні результати - навчіться довіряти одній функції міри , не довіряти іншим.

— glen_geek

1

Заява про явище Гіббса та перекриття є вірним лише в тому випадку, якщо все, що обмежує смугу пропускання, вводить фазові зсуви фаз, а також посилення від частоти. Можливо, наприклад, торгувати завищенням від часу підйому (або скорочення скорочення).

— alephzero

1

@alephzero: Або щоб висловити це у більш загальних поняттях, форма хвилі з обмеженою смугою порівняно з її необмеженою ідеальною формою залежить від того, як саме здійснюється обмеження смуги. "Класичне" явище Гіббса - це лише випадок ідеального методу фільтрації ("цегляна стіна"), який занулює всі гармоніки вище порогової частоти, досконало зберігаючи приведені нижче. Це саме по собі є ідеалізацією реальних файлів, і жоден реальний фільтр не веде себе таким чином.

— The_Sympathizer

@The_Sympathizer: Дійсно, можна сконструювати фільтри способами, які гарантовано не створюють надмір. Мабуть, найпростіший приклад - це фільтр серії R паралельний-С. У багатьох випадках толерантність до певної кількості перекриття дасть змогу мати форму хвилі, яка більш уважно слідкує за вхідною хвилею, але в деяких додатках може бути важливіше уникати перенапруги (наприклад, тому що сигнали, що цікавлять, значно нижчі, ніж частоту обрізання, і потрібно дозволити виходу досягти повного масштабу).

— Supercat

20

Майте на увазі, що якщо у вас є фільтр для стін із цегляної стіни на 100 МГц (ідеальний випадок) із ідеальною квадратною хвилею 16 МГц, єдині гармоніки, які ви побачите, - це 1 (16 МГц), 3 (48 МГц) та 5 (80 МГц). Це ідеальний випадок, але якщо ви зробите розрахунки, ви побачите, що результат не надто далеко від того, що ви бачите.

У неніальному випадку, звичайно, завантаження і компенсація зонда матиме подальші спотворюючі ефекти, і форма хвилі не буде ідеально квадратною для початку.

— Кристобольський поліхронополіс
джерело

8

Я моделював це в LTspice, з невеликою затримкою фаз і зменшеною амплітудою на більш високих частотах, і створив форму хвилі, майже ідентичну до запитувача.

— Брюс Еббот

16

Маркус Мюллер згадує явище Гіббса , яке виробляє дзвінкі артефакти в обмеженій смузі сигналу, а Крістобол Поліхронополіс згадує, що ваша смуга частот 100 МГц зменшить амплітуду гармонік, що перевищує третій у вашому 16 МГц сигналі.

Для простоти і просто для розуміння того, що відбувається з формами хвиль, ми можемо побудувати ідеальний випадок Крістоболя лише з перших трьох гармонік :

Зауважте, що саме це показало б ідеальне поле застосування з ідеальним фільтровим стінним фільтром на 100 МГц, якби задано квадратну хвилю. Отже, ні, ваш обсяг не порушений, коли ви бачите дзвінок у формах хвиль: він відображає те, що він бачить після спотворень, введених зондами та аналоговим переднім кінцем, і недосконалу фільтрацію перед оцифровуванням.

Це те, з чим вам потрібно навчитися боротися: щоразу, коли ви вивчаєте ланцюг за допомогою осцилографа, він змінює (сподіваємось, не дуже) форми хвиль у цій точці ланцюга, а потім виникають подальші спотворення між кінчиком зонда та осцилоскопом показ. Оскільки ви не можете цього уникнути, хороше розуміння того, які перекоси, ймовірно, можуть відбуватися, є важливим при використанні «сфери застосування, особливо у відносно високочастотних схемах.

— cjs
джерело

2

На додаток до того, що було сказано про компенсацію зонда та вибір зонда, сигнал 16 МГц від ІМ, що працює на номінальній швидкості, не завжди буде настільки швидким у час виконання, що здаватиметься ідеальною квадратною хвилею. Для цього вам доведеться використовувати етапи виходу, які були б ідеально здатні обробляти сигнали в діапазоні 100 МГц. Проектування ІМС, як MCU, якнайшвидшого зростання, лише витратить енергію та створить проблеми з ЕМС.

— rackandboneman
джерело