Osiloskop murah menunjukkan gelombang 16 MHz persegi

Saya memiliki osiloskop Hantek DSO4102C yang murah. Bandwidth yang dinilai adalah 100 MHz, dan laju sampel 1 GSa / s. Beberapa info tentang alat ini dapat ditemukan di sini: http://hantek.com/en/ProductDetail_3_4163.html
Sekarang saya memiliki MCU Atmega328P yang berjalan dari kuarsa eksternal pada 16 MHz, tanpa kode apa pun itu (chip dihapus oleh usbasp), hanya bit sekering CKOUT yang diatur. Jadi saya seharusnya melihat gelombang persegi pada pin PB0, tetapi ruang lingkup saya menunjukkan cukup menyimpang:
lembar data MCU tidak menyebutkan waktu naik pin, yang merupakan kejutan besar bagi saya, jadi saya tidak dapat memeriksa apakah pengukuran 9,5 ns valid nilai. Tapi dilihat dari tegangan Pk-Pk melebihi 6 volt (dan bahkan akan di bawah nol untuk 560 mV yang baik), saya percaya ada masalah dengan ruang lingkup. Apakah saya benar?

TAMBAH KEMUDIAN, SETELAH MENDAPATKAN BEBERAPA SARAN Saya sudah mengumpulkan semuanya di papan tempat memotong roti, daripada menggunakan Arduino Uno. Saya telah menghubungkan klip ground dari ruang lingkup ke pin ground ATMega dengan kawat melalui papan tempat memotong roti. Saya mengukur langsung pada pin output (lihat foto tata letak saya di bawah). Sekarang saya mendapatkan hasil yang lebih baik, juga dengan osilator 20 MHz. Jelas, nilai Pk-Pk sekarang lebih dekat dengan kenyataan, serta bentuk sinyal. Jadi terima kasih semuanya atas bantuannya!

Saya percaya ada masalah dengan cakupannya. Apakah saya benar?

Jangan berpikir begitu. Overshoot adalah fenomena normal saat mengukur sinyal tepi cepat dengan probe impedansi tinggi. (Juga, sinyal-sinyal ini terlihat setajam yang saya harapkan.)

Ada banyak tutorial untuk merasakan sinyal berkecepatan tinggi: ini adalah waktu yang tepat untuk membacanya!

Oh, dan ada fenomena Gibb, yang mengatakan bahwa setiap pengamatan terbatas-band dari tepi teoritis sempurna (atau jauh lebih terbatas-band) akan memiliki sekitar 9% dari overshoot; untuk memahami itu, saya akan merekomendasikan untuk melihat representasi deret cosinus dari gelombang persegi dan mempertimbangkan apa yang akan Anda potong ketika Anda menyingkirkan apa pun di atas 5 × 16 MHz (= frekuensi dasar gelombang persegi Anda).

Perlu diingat bahwa jika Anda memiliki filter dinding-bata 100MHz (casing ideal) dengan gelombang persegi 16MHz yang sempurna, satu-satunya harmonik yang akan Anda lihat adalah 1 (16MHz), 3 (48MHz) dan 5 (80MHz). Itu adalah kasus yang ideal, tetapi jika Anda melakukan perhitungan, Anda akan melihat hasilnya tidak terlalu jauh dari yang Anda lihat.

Dalam kasus nonideal, tentu saja, pemuatan probe dan kompensasi akan memiliki efek distorsi lebih lanjut, dan bentuk gelombang tidak akan sempurna untuk memulai.

Marcus Müller menyebutkan fenomena Gibbs , yang menghasilkan artefak dering dalam sinyal terbatas-bandwidth, dan Cristobol Polychronopolis menyebutkan bahwa bandwidth 100 MHz Anda akan mengurangi amplitudo harmonik melewati yang ketiga dalam sinyal 16 MHz Anda.

Untuk kesederhanaan dan hanya untuk memahami apa yang terjadi dengan bentuk gelombang, kita dapat membuat grafik kasus ideal Cristobol dari hanya tiga harmonik pertama :

Perhatikan bahwa ini sempurna akan ditunjukkan oleh ruang lingkup dengan filter dinding bata 100 MHz yang sempurna, jika diberi gelombang persegi. Jadi tidak, ruang lingkup Anda tidak rusak ketika Anda melihat dering dalam bentuk gelombang: itu menampilkan apa yang dilihatnya setelah distorsi diperkenalkan oleh probe dan ujung depan analog dan penyaringan tidak sempurna sebelum digitalisasi.

Ini adalah sesuatu yang perlu Anda pelajari untuk ditangani: setiap kali Anda memeriksa sirkuit dengan osiloskop, ia mengubah (mudah-mudahan tidak terlalu banyak) bentuk gelombang pada titik di sirkuit dan kemudian distorsi lebih lanjut terjadi antara ujung probe dan osiloskop. tampilan. Karena Anda tidak dapat menghindari ini, pemahaman yang baik tentang distorsi apa yang mungkin terjadi sangat penting ketika menggunakan lingkup, terutama pada sirkuit frekuensi tinggi.

Selain apa yang dikatakan tentang kompensasi probe dan pilihan probe, sinyal 16MHz dari IC yang berjalan pada kecepatan nominal tidak akan selalu begitu cepat dalam waktu penelitian sehingga muncul sebagai squarewave yang sempurna. Untuk mencapai itu, Anda harus menggunakan tahap output yang akan mampu menangani sinyal dalam kisaran 100MHz. Mendesain IC seperti MCU menjadi secepat mungkin hanya akan menghabiskan daya dan menciptakan masalah EMC.