Frecuencia de muestreo mínima del osciloscopio digital para capturar datos SPI a 500 kHz

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Necesito depurar un bus SPI que sale de una placa beagle XM rev. C. El reloj de este bus es de 500 kHz.

Para hacer esto, tengo un alcance digital SIGLENT SDS1022DL. Su frecuencia de muestreo es de 250 MS / sy el ancho de banda analógico es de 25 MHz.

Según Nyquist, la frecuencia de muestreo mínima para tener una medición digital confiable en mi caso debería ser de 1 MHz pero, en la práctica, necesito una frecuencia de muestreo 4 veces más rápida, por lo que 2 MHz debería estar bien. Si es así, mis especificaciones de alcance son adecuadas para mi propósito.

¿Tengo razón?

    
pregunta Daniele

3 respuestas

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Más que adecuado, ya que creo que cualquier alcance será para muestrear 500 kHz. 500 kHz es un período de 2 µs, por lo que a 250 Msps, le brinda 500 muestras por período, lo suficiente para medir el tiempo con una precisión de 0.2%.

Tenga en cuenta que el ancho de banda del alcance es suficiente para capturar hasta el armónico 50 de una señal de 500 kHz. Incluso con un filtro de pared de ladrillo, el corte de todos los demás armónicos (lo que no ocurre), como primera aproximación, su onda cuadrada se verá así:

Por lo tanto, los bordes de su señal no sufrirán la limitación del ancho de banda.

    
respondido por el stevenvh
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Tu alcance estará bien, sí.

Al calcular el ancho de banda requerido, recuerde que una onda cuadrada tendrá componentes de frecuencia muy por encima de su frecuencia primaria. El ancho de banda superior de estos componentes depende únicamente del tiempo de aumento de la señal (es decir, podría tener una onda cuadrada de 1Hz con un componente de 1GHz si el tiempo de aumento es lo suficientemente rápido)
Por lo general, con una onda cuadrada necesita al menos los dos primeros armónicos (3º y 5º) para que se vea como una onda cuadrada. Dado que un cuadrado está compuesto de armónicos impares, para su señal de 500 kHz necesita al menos un ancho de banda de 2.5MHz (es decir, 5º armónico), preferiblemente > 5MHz.
Esto hace una gran diferencia, ya que para propósitos de depuración es probable que se pierda el timbre, los transitorios y otros problemas si el ancho de banda no es lo suficientemente alto.

    
respondido por el Oli Glaser
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Lo que importa no es la tasa de muestreo máxima para el alcance, sino la tasa de muestreo más rápida que el alcance puede usar mientras captura una ventana de tiempo lo suficientemente larga como para ser útil; en muchos casos, eso estará limitado por la longitud del búfer de datos del alcance. Si necesita capturar dos transacciones SPI consecutivas que están separadas por una cierta cantidad de tiempo, es posible que tenga que "alejarse" lo suficiente como para que la frecuencia de muestreo del alcance caiga a los bajos MHz. Dependiendo del tamaño del búfer del alcance y la cantidad de tiempo entre transacciones, incluso eso puede no ser suficiente.

Descifrar datos SPI puede ser posible si el intervalo de muestreo del alcance no es más largo que el tiempo en que los cables SPI son "estables" entre transacciones, pero los datos serán mucho más fáciles de leer si la frecuencia de muestreo es al menos el doble eso, para que las líneas sean estables por al menos dos intervalos de muestreo. Para una velocidad de datos de 500.0khz, una velocidad de captura de 2MHz probablemente funcionaría decentemente; de vez en cuando, uno puede terminar capturando cosas directamente en la transición, lo que produce un rastro "feo", pero incluso entonces los datos deberían ser descifrables aunque sea un poco difícil de leer.

Tenga en cuenta que si está interesado en intentar determinar por qué un receptor SPI no obtiene los datos que se enviaron, es posible que deba usar una frecuencia de muestreo mucho más rápida (para poder juzgar si los bordes de la señal del reloj se ven limpios , los tiempos de configuración / retención parecen decentes, etc.), pero en esos casos probablemente no necesite capturar datos durante tanto tiempo y, por lo tanto, podría usar una frecuencia de muestreo más rápida. Para ese propósito, a una velocidad de datos de 500Khz, sería difícil encontrar un alcance que no sea "juguete" que no fuera adecuado.

    
respondido por el supercat

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