Cambios en la forma del reloj con dos sondas O-Scope

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Tengo una placa de desarrollo Max V CPLD que tiene un oscilador de 10MHz a bordo. Conecté la sonda CH2 al pin de salida y luego escribí un pequeño programa VHDL que daba salida al reloj a un pin externo. Enganché la sonda CH1 a este pin.

Mi primera pregunta es, ¿por qué la forma de onda no es cuadrada?

En segundo lugar, ¿observa cómo la forma de onda cambia de forma cuando desconecto el primer canal? ¿Por qué es esto? El o-scope es un Rigol 1GS / s a 50MHz.

Bien, aquí hay una imagen con la sonda configurada a 1x (derecha) y 10x (izquierda): conecté la sonda directamente al oscilador. Solo se conectó CH1 y también encontré un terreno cerca del oscilador. No soldé un cable, como antes, pero sostuve el clip de tierra en la almohadilla de tierra. Fue una manera cruda pero dio mejores resultados que con un cable. También encontré el oscilador: es el ACHL-10.000MHZ-EK . El máximo. el tiempo de subida parece ser 10ns.

Creo que la mayor diferencia se hizo al conectarse directamente a la almohadilla de tierra. Pero estoy desconcertado: ¿por qué un cable o la distancia entre el punto de prueba y el suelo hacen una gran diferencia?

    
pregunta Saad

2 respuestas

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La forma de onda no es cuadrada ya que su alcance solo tiene 50MHz de ancho de banda.

Una onda cuadrada de 10MHz tiene un contenido de frecuencia significativo muy por encima de eso. Todo lo que está viendo es el resultado del filtrado de paso bajo a ~ 50MHz, lo que significa que solo obtiene lo fundamental y un par (como máximo) de armónicos impares.

Por qué los cambios con dos sondas también son similares: está agregando más capacitancia a través de la señal, que también actúa como un filtro de paso bajo. También puede estar cargando el oscilador más de lo que puede conducir "muy bien". Compruebe la impedancia de las sondas.

    
respondido por el Martin Thompson
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Este me tiene un poco desconcertado.

Si en el clip de la pantalla izquierda tiene CH2 en el oscilador hacia afuera, y CH1 en un pin CPLD que almacena en búfer la señal del reloj, entonces no estoy seguro de por qué quitar la sonda del pin CPLD haría una gran diferencia.
Si tenía ambas sondas en la salida del oscilador, es fácil de entender con la capacidad adicional que menciona Martin, pero tal como lo describió, no es así que debe suceder algo más.

En cuanto a la forma de onda que no es cuadrada, podría ser algunas cosas:

En primer lugar, no asuma que la salida del oscilador es particularmente cuadrada, ya que los tiempos de subida / caída pueden ocupar una parte significativa de cada ciclo. Revise su hoja de datos para ver qué esperar. Acabo de echar un vistazo a un oscilador CMOS de 10MHz típico , y los tiempos de subida / caída se dieron como 10ns , así que eso es el 20% de cada ciclo y no se verá ese cuadrado. Aquí hay un clip de pantalla de una forma de onda de 10MHz con tiempos de subida / caída de 10 ns, pero sin desconexión de alta frecuencia. Puede ver que no está muy lejos de lo que está viendo en el clip de la pantalla de la mano derecha.

Ensegundolugar,lassondassepuedenconfigurara10xparaquenointerfierantantoconlasalidadelosciladorylosefectosdelacapacitanciasereduzcan,elcabledetierratambiéndebeserlomáscortoposible,loidealesqueretireelcabledetierrayuseunenganchelapuntadelasondaalterrenomáscercanoenlaPCB(porejemplo,elpindetierradelosciladorocerca)

Creoqueunaondacuadrada(verdadera)de10MHznodeberíaversetanmalenelRigol,esperaríaqueseveamuchomejorquelosclipsdelaizquierdadetodosmodos.Aunqueelanchodebandasedacomo50MHz,pasaráalgunasfrecuenciasmásaltas,yaqueelrollofueraprobablementenoseatanagudo.Porloquepuedeobtenerbastantedelosarmónicosimpecables4y5.Unaformadeobtenerunaidearazonabledequéesperarseríaalimentar,porejemplo,unaondasinusoidalde100MHzdeamplitudconocidayvealoqueobtieneenlapantalla.

Comoreferencia,toméunclip(de este video ) de un Rigol de 50MHz que muestra lo que creo que es una onda cuadrada de 20MHz:

EDITAR-Esosclipssevenmuchomejor.Larazónporlaqueladistanciaentreelpuntodetierradelaseñal/sondahacetaldiferenciaeslaadicióndelainductanciaadicional.Estopuedehacerquelasaltasfrecuenciasseatenúen.Comosemencionóanteriormente,loidealseríasoltarelcabledetierrayutilizaruncable/pinzapequeñaenlugardelpuntodetierradelaseñalparaqueelbuclesealomáspequeñoposible.Tengaencuentaqueparecequepuedenecesitarcompensarsusondacorrectamente.Consultelosenlacesacontinuaciónparaobtenersugerencias(oelmanualdesusonda/sonda)
Sisualcancetieneunarutinadecalibracióndesonda,ejecuteesto.

Aquíhayalgunosenlacesparasondearseñalesdealtavelocidad:
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respondido por el Oli Glaser

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