Fehler verursacht durch Scope oder Funktionsgenerator?

Diese Frage ist möglicherweise nicht gültig, bitte entschuldigen Sie meine Unwissenheit. Ich habe Schwierigkeiten, eine anständige Rechteckwelle bei 500 kHz zu messen. Das Bild unten zeigt einen 4-Volt-CMOS-Ausgang mit einer Frequenz von 500 kHz, der über ein 2-Fuß-BNC-Kabel direkt mit dem Oszilloskop verbunden ist.

Ich bin Ingenieurstudent, also sind beide Geräte älter und auf der gebrauchten Seite. Ein bisschen wie mein erstes Auto. Der Funktionsgenerator wird von BK Precision hergestellt und ist als 5-MHz-Generator gekennzeichnet. (Modell: 4011). Das Oszilloskop ist ein Tektronix 465B, das für mindestens 5 MHz ausgelegt ist. Der Funktionsgenerator hat ein TR und TF <= 120ps.

Scope-Handbuch

Handbuch des Funktionsgenerators

Offensichtlich ist die Ausgabe bei weitem nicht annähernd eine Rechteckwelle. Die horizontale Skala ist auf 0,5 us eingestellt. Derselbe Ausgang erzeugt eine Rechteckwelle bei viel kleineren Frequenzen. Ist auf dem Bild unten irgendwie zu erkennen, welches Gerät veraltet ist und zuerst ersetzt werden sollte? Ich kann mir keine Welt mit 500 kHz vorstellen.

Jede Hilfe wäre sehr willkommen! Danke fürs Lesen.

Ausgabebild http://itssimplydesign.com/outputwave.jpg

====== UPDATE ====== 20:30 Uhr 03.11.2012

Ich habe versucht, das Oszilloskop zu kalibrieren, aber alle Tests waren in Ordnung. Die Trace Rotation-Schraube war etwa ein Viertel Grad daneben, also habe ich die Rotation ein wenig angepasst. Die ASTIG-Schraube wurde bereits für eine optimale Fokussierung ausgerichtet. Im ursprünglichen Beitrag habe ich BNC für Krokodilklemmen verwendet, um die Schaltung zu untersuchen. Ich ging gerade ins Labor und holte eine 100-MHz-Tektronix-Sonde, um die Clips zu ersetzen. Die Ausgabe des Funktionsgenerators ist die gleiche ...

ABER .....

Wenn der Funktionsgenerator an einen CMOS-Inverter (ZVP4105A und ZVN2110A) mit einem 1pF-Kondensator angeschlossen ist, ist die Ausgangswelle eine perfekte Rechteckwelle. Die Schaltung ist unten dargestellt:

CMOS-Wechselrichter http://itssimplydesign.com/inverter.jpg

Alle Parameter blieben gleich. Der Funktionsgenerator erzeugt immer noch eine 4-Volt-500-kHz*-Eingangswelle. Die Eingangswelle sieht genauso aus wie im ersten Bild oben (Sägezahn). Doch die Ausgabe ist jetzt perfekt. (Siehe Bild unten). Ich habe keine Ahnung, wie das möglich sein könnte.

CMOS-Ausgang http://itssimplydesign.com/OutputWave_CMOS.jpg

Wie kann ein direkt an ein Oszilloskop angeschlossener Funktionsgenerator eine so unterkompensierte Welle erzeugen, aber wenn derselbe Generator an ein Netzwerk angeschlossen ist, stellt sich heraus, dass es normal ist? LEHRE MICH!!

  • Edit zur Info: MHz -> kHz.

====== Update Nr. 2 ======== 3:07 Uhr 2012.12.03

Nach Seiten um Seiten meines abschließenden EE252-Laborberichts bin ich zu mehreren Schlussfolgerungen gelangt. Leider hat keine der mühsamen Recherchen mit dem eigentlichen Berichtsinhalt zu tun. Aber ich bin ein Perfektionist, der wissen muss, warum Dinge tun, was sie tun. Hier sind die vier verschiedenen Szenarien, die ich in Bezug auf die in den früheren Posts gezeigte Dämpfung zusammengestellt habe.

Vier http://itssimplydesign.com/scope.png

Alle im obigen Bild gezeigten Wellenformen stellen nur die Eingangswellenform dar. Siehe die CMOS-Schaltung im ersten Update als Referenz. Wellenform (a) wurde erzeugt, indem eine BNC-zu-Krokodilklemme direkt an dem gemeinsam genutzten Gate platziert wurde. Hässlich, ich weiß. Die Wellenform (b) wurde gebildet, indem die x10-Sonde direkt am gemeinsamen Gate-Knoten platziert wurde. Es ist fast perfekt . Wellenform (c) führt einen 50-Ohm-Abschlusswiderstand ein ( um die 50-Ohm-Impedanz des Funktionsgenerators auszugleichen) zwischen Eingang und gemeinsamem Gate. Auch diese Messung wurde mit den Clips direkt hinter dem Abschlusswiderstand durchgeführt. Ich gehe davon aus, dass die anhaltende Dämpfungswirkung neben einer schwebenden Ausgangsimpedanz durch fehlerhafte Widerstandswerte verursacht wird. Die endgültige Wellenform, Wellenform (c), wurde unter Verwendung der Kombination aus einem 50-Ohm-Widerstand und der Sonde erzeugt. Es war interessant zu entdecken, dass Option (b) die besten Ergebnisse lieferte. Ich nehme an, hier würde die Sondeneinstellung ins Spiel kommen. Werde ich mir in nächster Zeit sicher mal anschauen.

Beides sollte nicht ersetzt werden – ein anständiges analoges Oszilloskop, wie dieses 100-MHz-Dual-Trace, ist ein großartiger Realitätscheck bei der Schaltungsanalyse; jeder Funktionsgenerator ist immer nützlich. Komplimentieren Sie sie stattdessen bei Bedarf mit besserer Ausrüstung. Wenn Sie mit High-Fidelity-Audio arbeiten, besorgen Sie sich einen Funktionsgenerator mit niedrigerem Klirrfaktor im hörbaren Bereich; Wenn Sie Signale mit mehr als ~10 MHz messen, rüsten Sie das Oszilloskop auf.
Verwenden Sie eine Sonde oder haben Sie nur ein BNC-Kabel direkt vom Funktionsgenerator zum Oszilloskop angeschlossen? Ihre Frage impliziert das eine, aber Ihre Antwort auf die Antwort von Russ impliziert das andere.
Komisch, dass du fragst. Ich dachte, dass vielleicht eine Sonde bessere Ergebnisse liefern würde. Ich ging ins Labor und nahm eine 100-MHz-Sonde und platzierte sie auf der Schaltung. Gleiche Ergebnisse. Ich werde meinen ursprünglichen Beitrag mit einigen zusätzlichen Erkenntnissen aktualisieren.
@atomSmasher - Nein, das hat The Photon nicht gefragt. Oben auf diesen Bildern sehen wir ein männliches BNC-Kabel, das an den Funktionsgenerator angeschlossen ist. Endet dieses BNC-Kabel direkt an einem identischen Stecker, der an das Oszilloskop angeschlossen ist, an einem Paar Klemmen, die bis auf die Verbindung zu einer Oszilloskopsonde isoliert sind, oder an einer Art Last?
Schöner Umfang. Halten Sie daran fest. Laden Sie Handbücher für Ihr Oszilloskop herunter: ko4bb.com/manuals/index.php?dir=Tektronix/… bama.edebris.com/manuals/tek/465b
@KevinVermeer - Ich entschuldige mich für das Missverständnis. Ja, das Kabel ist im obigen Originalbild BNC zu BNC. Es handelt sich um BNC-Clips in den aktualisierten Bildern.
Wie andere gesagt haben: Werfen Sie keines von beiden weg. Allein der Gedanke tut mir in der Seele weh. Der Umfang ist perfekt! ( Lesen von jimwilliams.blogspot.com/2012/02/… , Lesen von jimwilliams.blogspot.com/2012/02/… , Lesen von jimwilliams.blogspot.com/2012/02/… ). Der Funktionsgenerator ist vielleicht nicht das präziseste Gerät, aber sobald Sie seine Grenzen kennen, werden Sie ihn nützlich finden. Ich besitze eine ähnliche und eine schicke Maschine, und ich mag immer noch die einfache für schnelles Arbeiten.
@zebonaut - Danke für den Link! Ich bin sehr zufrieden mit dem Umfang. Es war definitiv ein Meilenstein für meine Ingenieurausbildung. Einige meiner TAs und Ausbilder können nicht verstehen, warum ich ein Oszilloskop und einen Generator zu Hause auf meinem Küchentisch haben möchte. Ehrlich gesagt verstehe ich nicht, warum sie es nicht herausfinden können.
@atomSmasher: Wenn sie es nicht herausfinden können - ihr Problem. Hier ist ein kleines Geheimnis: „Was die wirtschaftlichen Vorteile betrifft, kann kein Aktientipp, kein Immobiliengeschäft und keine Gehaltserhöhung mit der langfristigen Investitionsrendite mithalten, die ein Heimlabor erbringen kann. Das Labor ist schließlich eine Investition in sich selbst. Es ist fast ein unfairer Vorteil." Quelle: edn.com/archives/1995/010595/01df4.htm Ein Küchentisch mit Zielfernrohr ist definitiv ein besseres Heimlabor als überhaupt kein Heimlabor und ein guter Anfang für Sie, um einen unfairen Vorteil zu erlangen ;-)
@zebonaut - Schöner Link! Ausgezeichneter Artikel.

Antworten (2)

500kHz liegt weit über der maximal spezifizierten Frequenz für Rechteckwellen für diesen Generator: 100kHz. Es scheint einen einpoligen RC von etwa 3,5 µs zu haben, was für eine Rechteckwelle von 0,35 / (3,5 µs) = 100 kHz hervorragend funktionieren würde. Der Ausgang kann einen LPF zur Flankensteilheitsbegrenzung haben. Außerdem handelt es sich um eine 50-Ω-Quelle, daher sollte sie ordnungsgemäß abgeschlossen werden, um ein Klingeln zu vermeiden. Versuchen Sie auch, die TTL- und CMOS-Wellenformen zu verwenden. B&K hat dieses Dokument zusammengestellt: Function & Arbitrary Waveform Generator Guidebook .

Der externe CMOS-Inverter ist keine 50-Ω-Quelle - seine Quellenimpedanz beträgt aufgrund von VCC- und Erdungsimpedanzen und FET R ON- Äquivalentwiderständen höchstens einige Ohm (für niedrige Ströme) . Beachten Sie, dass das Ausgangs-Tastverhältnis nicht 50 % beträgt und die Flanken klingeln.

Danke für den Reiseführer. Das werde ich auf jeden Fall einsetzen. Ich hatte mit einem 47-Ohm-Widerstand in Reihe mit dem CMOS-Inverter experimentiert (wie im Handbuch erwähnt), aber keine große Verbesserung beim Klingeln festgestellt. Alle obigen Wellenformen werden mit dem TTL/CMOS-Ausgang erzeugt.

Altes, aber hervorragendes Oszilloskop!

  • Die Oszilloskopsonde muss möglicherweise angepasst werden, aber ansonsten ist das Oszilloskop in der Lage, dieses Signal gut zu verarbeiten.

  • Die Wellenform zeigt, was man wahrscheinlich von einem digitalen Generator erwarten würde, der am oberen Ende seines Frequenzbereichs läuft.

Versuchen Sie, die verwendete Sonde anzupassen, um eine korrekte Rechteckwellenantwort zu erhalten. An der Sonde befindet sich eine kleine Einstellschraube, die mit einem geraden 1/8-Zoll-Schraubendreher zugänglich ist. Drehen Sie langsam, wenden Sie keine Gewalt an – weniger als 1 Umdrehung Gesamthub. Beobachten Sie die Ergebnisse dieser Wellenform und stellen Sie sie auf die beste Anstiegszeitform ein und dann Verwenden Sie die Kalibrierungsausgangswellenform auf dem Oszilloskop Dies ist in der unteren Mitte des Bildes.

Die Wellenform scheint echte Schritte von etwa 50 ns Dauer zu haben, was ungefähr dem entspricht, was Sie von einem digitalen Gerät erwarten würden, das mit etwa 5 MHz getaktet ist. Beachten Sie, dass dies nicht unbedingt "schlecht" sein muss und dass moderne Geräte nicht unbedingt wesentlich besser sein werden, wenn die Spezifikation auch nicht besser ist. Je nachdem, was Sie tun, kann dies sehr akzeptabel sein. Solange Sie die Grenzen Ihrer Ausrüstung kennen, können Sie oft akzeptieren, dass Sie sie in der Nähe der Grenzen verwenden und entsprechende Zugeständnisse machen.

Zurückmelden.

HINZUGEFÜGT:

Sie haben Ihre Frage grundlegend geändert - und auch eine Beobachtung gemacht, die kommentiert werden muss:

Die Eingangswellenform ist definitiv kein Sägezahn. Es scheint eine nominelle Rechteckwelle mit digitalen Schritten zu sein und irgendwo eine Begrenzung der Anstiegsgeschwindigkeit.

Die Hinzufügung des Wechselrichters ändert die Frage. Der Wechselrichterausgang ist so ausgelegt, dass er hoch oder niedrig ist und schnell ansteigt. Wenn das gestufte Eingangssignal angelegt wird, bleibt der Ausgang niedrig, wenn der Signalpegel ansteigt, bis ein Triggerpegel erreicht ist, und dann geht der Ausgang "schnell" niedrig. Dadurch wird der Stufeneffekt eliminiert.

Das gezeigte Signal ist keine perfekte Rechteckwelle. Es hat nicht vertikale Übergänge und einige "Sachen passieren" an den Übergangspunkten. WENN dieses Oszilloskop über eine Bandbreitenbegrenzungsfunktion verfügt, die es möglicherweise hat, gibt es eine Taste oder einen Schalter, um es ein- und auszuschalten. Überprüfen Sie - falls gefunden, stellen Sie sicher, dass es ausgeschaltet ist.

Oszilloskopsondenkalibrierung:

Von dieser sehr guten Oszilloskop-Kalibrierungsseite

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Fantastisch, danke. Ich werde es versuchen. Ich werde Sie wissen lassen, wie es läuft, oder zumindest das Jahr, in das ich versetzt werde.
Ich habe versucht, das Zielfernrohr mit den ASTIG- und Trace-Rotationsschrauben fein abzustimmen, aber sie waren bereits in Schach! Ich habe dem ursprünglichen Beitrag ein Update hinzugefügt, das eine CMOS-Schaltung beinhaltet, die eine perfekte Welle bei derselben Frequenz erzeugt.
Die Schraube, von der Russell spricht, befindet sich auf der Sonde selbst, nicht auf den Astigmatismus- oder Spurrotationsschrauben. Es passt die [seres]-Eingangskapazität des Tastkopfs an, um die [shunt]-Eingangskapazität des Oszilloskops bei hohen Frequenzen zu kompensieren.
@tyblu - Ich verstehe jetzt, was du meinst. Bis vor etwa 4 Stunden hatte ich noch nie eine Sonde benutzt. Ich habe mir einen von der Schule ausgeliehen, um die Schaltung oben zu testen. Zeigt, wie praktisch meine Schule ist. Ich bin fast ein Junior und wir verwenden immer noch BNC für Clips in Labors.
Ich habe die Sonde verwendet, um die 1-kHz-Rechteckwelle anzuzeigen, die von der im Bild gezeigten Oszilloskop-Kalibrierungsleiste erzeugt wird. Ich stellte die Sonde und das Oszilloskop auf x10 ein und betrachtete die Welle bei 10 mV. Ich habe auch den Erdungsclip an den Erdungseingang des Oszilloskops angeschlossen, der im Bild oben gezeigt wird (ganz links). Die Rechteckwelle scheint normal zu sein. Da ist kein Anpassungsspielraum.
@RussellMcMahon - Danke für das Update. Ich schwöre, ich werde anfangen, mein Schulgeld an euch zu verteilen. Ich lerne hier die wichtigen Sachen und verschwende meine Zeit in der Schule mit Reihen von Differentialgleichungen höherer Ordnung und Lernlaboren. Sie werden erfreut sein zu erfahren, dass ich die Verwendung einer x10-Sonde entdeckt habe. (Ja, ich bin ein Junior, und dies ist meine erste "Sondierungs" -Erfahrung). Ich poste meine Ergebnisse in einem anderen Update. Ich fand auch das Konzept der ordnungsgemäßen Beendigung nützlich. Vielen Dank für Ihre Hilfe. +2
Fehler verursacht durch Scope oder Funktionsgenerator?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v