У меня есть дешевый осциллограф Hantek DSO4102C. Его номинальная полоса пропускания составляет 100 МГц, а частота дискретизации составляет 1 ГГц / с. Некоторая информация об инструменте может быть найдена здесь: http://hantek.com/en/ProductDetail_3_4163.html
Теперь у меня есть микроконтроллер Atmega328P, работающий от внешнего кварца на частоте 16 МГц, без какого-либо его кода (чип, удаленный usbasp), устанавливается только бит предохранителя CKOUT. Итак, я должен был видеть прямоугольную волну на выводе PB0, но мой прицел показывает, что она довольно искажена:
таблице данных MCU не указано время нарастания вывода, что было для меня большим сюрпризом, поэтому я не могу проверить, является ли измеренное значение 9,5 нс действительным значение. Но, судя по напряжению Pk-Pk, превышающему 6 вольт (и даже опускающемуся ниже нуля для хороших 560 мВ), я полагаю, что есть проблема с областью применения. Я прав?
ДОБАВЛЕНО ПОЗЖЕ, ПОСЛЕ ПОЛУЧЕНИЯ НЕКОТОРЫХ СОВЕТОВ
Я собрал все на макете, а не с помощью Arduino Uno. Я подключил зажим заземления от прицела к заземляющему контакту ATMega проводом через макет. Я измеряю прямо на выводе (см. Фото моего макета ниже). Теперь я получаю лучшие результаты, в том числе с 20 МГц осциллятором.
Очевидно, что значения Pk-Pk теперь ближе к реальности, а также к форме сигнала. Так что спасибо всем за помощь!
источник
Ответы:
Не думай так. Перескок - это совершенно нормальное явление при измерении сигнала быстрого фронта с помощью высокоимпедансного зонда. (Кроме того, эти сигналы выглядят настолько резкими, насколько я ожидал.)
Существует множество учебных пособий по восприятию высокоскоростных сигналов: это идеальное время для чтения!
О, и есть феномен Гибба, который говорит о том, что любое ограниченное по полосе наблюдение теоретически совершенного (или гораздо менее ограниченного по полосе) фронта будет иметь около 9% перерегулирования; Чтобы понять это, я бы рекомендовал взглянуть на представление косинусоидальной серии прямоугольной волны и рассмотреть, что вы обрежете, когда избавитесь от чего-либо выше 5 × 16 МГц (= основной частоты вашей прямоугольной волны).
источник
Имейте в виду, что если у вас есть фильтр с кирпичной стенкой 100 МГц (идеальный случай) с идеальным прямоугольным сигналом 16 МГц, вы увидите только гармоники 1 (16 МГц), 3 (48 МГц) и 5 (80 МГц). Это идеальный случай, но если вы выполните вычисления, вы увидите, что результат не слишком далек от того, что вы видите.
В неидеальном случае, конечно, загрузка и компенсация зонда будут иметь дополнительные искажающие эффекты, и форма волны не будет идеально квадратной для начала.
источник
Маркус Мюллер упоминает феномен Гиббса , который вызывает звонкие артефакты в сигнале с ограниченной полосой пропускания , и Кристобол Полихронополис отмечает, что ваша 100 МГц будет уменьшать амплитуду гармоник после третьей в вашем сигнале 16 МГц.
Для простоты и просто чтобы понять, что происходит с формами волны, мы можем построить идеальный случай Кристобола только для первых трех гармоник :
Обратите внимание, что это то, что идеально прицел с идеальным фильтром с кирпичной стенкой 100 МГц, если бы он был представлен прямоугольной волной. Так что нет, ваша область видимости не нарушается, когда вы видите звон в осциллограммах: он отображает то, что он видит после искажения, вносимого датчиками и аналоговым интерфейсом, и несовершенную фильтрацию перед оцифровкой.
Это то, с чем вам нужно научиться справляться: каждый раз, когда вы исследуете цепь с помощью осциллографа, она меняет (надеюсь, не слишком сильно) формы волны в этой точке цепи, а затем возникают дальнейшие искажения между кончиком зонда и осциллографом. отобразить. Поскольку вы не можете избежать этого, хорошее понимание того, какие искажения могут произойти, очень важно при использовании осциллографа, особенно в относительно высокочастотных цепях.
источник
В дополнение к тому, что было сказано о компенсации датчика и выборе датчика, сигнал 16 МГц от ИС, работающей на номинальной скорости, не всегда будет настолько быстрым во время нарастания, чтобы казаться идеальной прямоугольной волной. Чтобы достичь этого, вы должны использовать выходные каскады, которые будут способны обрабатывать сигналы в диапазоне 100 МГц. Проектирование микросхемы, подобной микроконтроллеру, должно быть как можно более быстрым, что приведет к бесполезному расходу энергии и создаст проблемы с ЭМС.
источник