Máy hiện sóng giá rẻ hiển thị sóng vuông 16 MHz

14

Tôi sở hữu một máy hiện sóng giá rẻ Hantek DSO4102C. Băng thông được đánh giá là 100 MHz và tốc độ mẫu là 1 GSa / s. Một số thông tin về công cụ có thể được tìm thấy ở đây: http://hantek.com/en/ ProducttDetail_3_4163.html
Bây giờ tôi có một MCU Atmega328P chạy từ một thạch anh bên ngoài ở 16 MHz, không có bất kỳ mã nào (chip bị xóa bởi usbasp), chỉ có bit cầu chì CKOUT được thiết lập. Vì vậy, tôi đã thấy một sóng vuông ở chân PB0, nhưng phạm vi của tôi cho thấy nó khá méo:
bảng dữ liệu của MCU không đề cập đến thời gian tăng pin, điều này gây bất ngờ lớn cho tôi, vì vậy tôi không thể kiểm tra xem 9,5 ns có hợp lệ không giá trị. Nhưng đánh giá bằng điện áp LOL-LOL vượt quá 6 volt (và thậm chí xuống dưới 0 đối với mức công suất tốt 560 mV), tôi tin rằng có vấn đề với phạm vi. Tôi có đúng không

THÊM LATER, SAU KHI NHẬN MỘT SỐ LỜI KHUYÊN Tôi đã lắp ráp mọi thứ trên một chiếc bánh mì, thay vì sử dụng Arduino Uno. Tôi đã kết nối clip mặt đất từ phạm vi đến pin mặt đất của ATMega bằng một sợi dây xuyên qua bảng mạch. Tôi đang đo trực tiếp ở chân đầu ra (xem ảnh bố trí của tôi bên dưới). Bây giờ tôi đang nhận được kết quả tốt hơn, với bộ dao động 20 MHz. Rõ ràng, các giá trị của LOL giờ đây gần với thực tế hơn, cũng như hình dạng tín hiệu. Vì vậy, cảm ơn mọi người đã giúp đỡ!

oscilloscope

— Zhenek
nguồn

5

Các đầu dò của bạn có được bù chính xác không? Ngoài ra, bạn có thể thử với một đầu dò khác?

— Steve G

3

Bạn có thể thêm một bức ảnh về cách bạn đang thăm dò tín hiệu? Đó là, làm thế nào chính xác đầu dò của bạn được kết nối với mạch.

— marcelm

6

Đảm bảo đầu dò của bạn ở vị trí x10, điều chỉnh bù được thực hiện và đầu nối đất được nối với mặt phẳng rất gần với mặt đất MCU. Bạn cũng có thể chạy trình hướng dẫn thăm dò và thói quen tự cal.

— Spehro Pefhany

Bạn PHẢI làm những gì Spehro nói trước khi bạn bắt đầu tự hỏi về phạm vi 'đang làm gì với các tín hiệu. 1. Kết nối các clip mặt đất từ đầu dò đến điểm tiếp đất của hệ thống càng gần điểm tín hiệu. 2. Bạn thăm dò có một vít điều chỉnh. Thường có thể truy cập thông qua một lỗ ở phía bên của đầu dò. Điều chỉnh điều này cho đến khi dạng sóng xuất hiện "hầu hết hình vuông". Lưu ý rằng điều này CÓ THỂ không tối ưu nếu dạng sóng không vuông nhưng đó là một khởi đầu tốt trong trường hợp này. | | Ngay cả khi đưa ra những gợi ý được đưa ra trong lời khuyên tốt từ những người khác, tôi sẽ không ngạc nhiên nếu bạn có thể đạt được kết quả bình phương hơn bạn đang thấy.

— Russell McMahon

1

Người ta không bao giờ có thể tạo ra một sóng vuông hoàn hảo , vì các dây, v.v ... luôn có một số tụ điện (nhỏ) và hiệu ứng cuộn cảm.

— Willem Van Onsem

28

Tôi tin rằng có một vấn đề với phạm vi. Tôi có đúng không

Đừng nghĩ vậy. Overshoot là một hiện tượng hoàn toàn bình thường khi đo tín hiệu cạnh nhanh với đầu dò trở kháng cao. (Ngoài ra, các tín hiệu này trông có vẻ sắc nét như tôi mong đợi.)

Có nhiều hướng dẫn về cách cảm nhận tín hiệu tốc độ cao: đây là thời điểm hoàn hảo để đọc!

Ồ, và có hiện tượng Gibb, nói rằng bất kỳ quan sát giới hạn băng tần nào về cạnh hoàn hảo về mặt lý thuyết (hoặc ít bị giới hạn băng tần) sẽ có khoảng 9% vượt quá; để hiểu điều đó, tôi khuyên bạn nên xem xét biểu diễn chuỗi cosin của sóng vuông và xem xét những gì bạn sẽ cắt khi bạn loại bỏ bất cứ thứ gì trên 5 × 16 MHz (= tần số cơ bản của sóng vuông).

— Marcus Müller
nguồn

1

Trên chức năng đo của OP : Tôi tin rằng tần số 16.00 MHz (các phạm vi này sử dụng cơ sở thời gian tinh thể). Nhưng thời hạn 9.500 ns ? Đó là nghi ngờ, đặc biệt là với độ phân giải 1ps? Và 6,16V LOL-Pk thường đi qua toàn bộ hồ sơ mẫu để tìm mức tối đa ... (Tôi thực hiện khoảng 5,2V, sau khi giải quyết). Vì vậy, phán quyết của Marcus là hợp lý - việc thăm dò cẩn thận hơn có thể mang lại kết quả khác nhau - học cách tin tưởng một số chức năng đo lường , không tin tưởng người khác.

— glen_geek

1

Tuyên bố về hiện tượng Gibbs và phần vượt quá chỉ đúng nếu bất kỳ giới hạn nào băng thông đưa ra sự dịch chuyển pha phụ thuộc tần số cũng như mức tăng phụ thuộc tần số. Ví dụ, có thể đánh đổi sự quá mức so với thời gian tăng (hoặc tốc độ quay).

— alephzero

1

@alephzero: Hoặc để diễn tả điều này trong các khái niệm tổng quát hơn, hình dạng của sóng giới hạn băng tần so với dạng lý tưởng không giới hạn của nó phụ thuộc vào chính xác cách thức giới hạn băng tần được thực hiện. Hiện tượng Gibbs "cổ điển" chỉ là trường hợp đối với phương pháp lọc hoàn hảo ("tường gạch") giúp loại bỏ tất cả các sóng hài trên tần số ngưỡng trong khi vẫn giữ hoàn hảo những phương pháp dưới đây. Điều này, bản thân nó, là một sự lý tưởng hóa của những người quay phim thực sự, và không có bộ lọc thực sự nào hành xử theo cách này.

— The_Sympathizer

@The_Sympathizer: Thật vậy, có thể thiết kế các bộ lọc theo những cách được đảm bảo không tạo ra độ vọt lố. Có lẽ ví dụ đơn giản nhất là bộ lọc C song song-R. Trong nhiều trường hợp, việc chịu đựng một lượng quá mức nhất định sẽ giúp có thể có hình dạng sóng theo sát sóng đầu vào hơn, nhưng trong một số ứng dụng, điều quan trọng hơn là tránh bị quá mức (ví dụ vì các tín hiệu quan tâm thấp hơn nhiều tần số cắt và cần phải cho phép đầu ra đạt đến quy mô đầy đủ).

— supercat

20

Hãy nhớ rằng nếu bạn có bộ lọc tường gạch 100 MHz (trường hợp lý tưởng) với sóng vuông 16 MHz hoàn hảo, thì các sóng hài duy nhất bạn sẽ thấy là 1 (16 MHz), 3 (48 MHz) và 5 (80 MHz). Đó là một trường hợp lý tưởng, nhưng nếu bạn thực hiện các phép tính, bạn sẽ thấy kết quả không quá xa so với những gì bạn đang thấy.

Tất nhiên, trong trường hợp nonideal, tải và bù của đầu dò sẽ có các hiệu ứng méo mó hơn nữa và dạng sóng sẽ không hoàn toàn vuông để bắt đầu.

— Cristobol Poly syncopolis
nguồn

8

Tôi đã mô phỏng điều này trong LTspice, với một chút độ trễ pha và giảm biên độ ở tần số cao hơn và tạo ra một dạng sóng gần giống với người hỏi.

— Bruce Abbott

16

Marcus Müller đề cập đến hiện tượng Gibbs , tạo ra các tạo tác chuông trong tín hiệu giới hạn băng tần, và Cristobol Poly syncopolis đề cập rằng băng tần 100 MHz của bạn sẽ giảm biên độ sóng hài qua tín hiệu thứ ba trong tín hiệu 16 MHz của bạn.

Để đơn giản và để hiểu được những gì đang diễn ra với dạng sóng, chúng ta có thể vẽ biểu đồ trường hợp lý tưởng của Cristobol chỉ với ba sóng hài đầu tiên :

Lưu ý rằng đây là những gì một phạm vi hoàn hảo với bộ lọc tường gạch 100 MHz hoàn hảo sẽ hiển thị, nếu được cung cấp một sóng vuông. Vì vậy, phạm vi của bạn không bị phá vỡ khi bạn thấy đổ chuông ở dạng sóng: nó hiển thị những gì nó nhìn thấy sau khi biến dạng được giới thiệu bởi đầu dò và mặt trước tương tự và lọc không hoàn hảo trước khi số hóa.

Đây là điều bạn cần học để đối phó: bất cứ khi nào bạn kiểm tra mạch bằng máy hiện sóng, nó sẽ thay đổi (hy vọng không quá nhiều) dạng sóng tại điểm đó trong mạch và sau đó biến dạng thêm xảy ra giữa đầu của đầu dò và của máy hiện sóng trưng bày. Vì bạn không thể tránh điều này, nên hiểu rõ về những biến dạng có thể xảy ra là điều cần thiết khi sử dụng phạm vi ', đặc biệt là trên các mạch tần số tương đối cao.

— Curt J. Sampson
nguồn

2

Ngoài những gì đã nói về bù đầu dò và lựa chọn đầu dò, tín hiệu 16 MHz từ IC chạy ở tốc độ danh nghĩa sẽ không luôn luôn nhanh đến mức xuất hiện như một squarewave hoàn hảo. Để đạt được điều đó, bạn sẽ phải sử dụng các giai đoạn đầu ra có khả năng xử lý tín hiệu hoàn hảo trong phạm vi 100 MHz. Thiết kế một IC như MCU để tăng nhanh nhất có thể sẽ chỉ lãng phí năng lượng và tạo ra các vấn đề EMC.

— rackandboneman
nguồn