So messen Sie den 16-MHz-Takt mit dem Oszilloskop genau

Die Form der Wellenform hat keinen Einfluss auf die Grundfrequenz eines Signals. Ein Oszilloskop ist jedoch normalerweise nicht das richtige Instrument, um die Frequenz genau zu messen. Es kann nur eine Genauigkeit von 1% oder so haben.

Wie @glen_geek in seiner Antwort betont, verfügen einige Oszilloskope über in das Instrument eingebaute Zähler/Timer, die eine hohe Genauigkeit liefern können (normalerweise nur für einen einzelnen Kanal), aber die mit den normalen Messeinrichtungen angezeigte Frequenz wird normalerweise erst nach dem Signal erhalten abgetastet und ist daher nicht so genau.

Wenn Sie die Frequenz genau messen möchten und Ihr Oszilloskop keinen eingebauten Frequenzzähler hat, benötigen Sie einen Frequenzzähler/Timer wie [Keysight 53230A 350 MHz Universal Frequency Counter 1

Die Verzerrung der Wellenform, die Sie sehen, ist mit ziemlicher Sicherheit auf Ihre Sondierungstechnik zurückzuführen. Die Sonde sollte einen extrem kurzen Boden haben - ein paar Zentimeter sind zu lang. Ihr Oszilloskop-Tastkopfzubehör enthält wahrscheinlich einige kleine Federn, die für diesen Zweck verwendet werden.

Um die beste Wellenform zu erhalten, verwende ich keine Sonde und verwende stattdessen Koaxialkabel, die direkt mit dem Signal verdrahtet sind. mit sehr kurzen Verbindungen.

Wenn die Quelle ein Koaxialkabel nicht direkt ansteuern kann, kann ein 470- oder 910-Ohm-Widerstand am Sondenpunkt einen Ad-hoc-10:1- oder 20:1-Dämpfer mit sehr gutem Frequenzgang (bis zu einigen GHz) bilden. Stellen Sie das Oszilloskop auf 50 Ohm Eingangsimpedanz ein, wenn Sie diesen Ansatz verwenden.

Ihr Oszilloskopfoto zeigt, dass Sie den MCU-Takt bei 16 MHz recht gut messen können.

Sie sollten eine "10X"-Sonde verwenden. Es fügt dem MCU-Oszillator eine gewisse Kapazität hinzu, wodurch seine Frequenz wahrscheinlich nach unten verschoben wird. Wenn der MCU-Oszillator einen Eingangspin und einen Ausgangspin hat , prüfen Sie den Ausgangspin .

Ihr OWON-Oszilloskop hat eine Zeitbasisgenauigkeit von$\pm100$Teile pro Million. Wenn Sie mehr Genauigkeit benötigen, messen Sie die Frequenz stattdessen mit einem Frequenzzähler ... ein anständiger Frequenzzähler sollte eine genauere Zeitbasis enthalten.

Ihr OWON-Oszilloskop verfügt über einen internen Zähler, der eine 6-stellige Auflösung beansprucht. Wenn dieser interne Zähler die Hauptzeitbasis verwendet (mit einer Genauigkeit von 0,01 %), dann sind seine niederwertigsten Ziffern verdächtig.

Aus dem OWON SDS1102-Handbuch:

Zähler:
Dies ist ein 6-stelliger Einkanalzähler. Der Zähler kann nur die Frequenz des auslösenden Kanals messen. Der Frequenzbereich reicht von 2Hz bis zur vollen Bandbreite. Nur wenn sich der gemessene Kanal im Flankenmodus des Single-Triggertyps befindet, kann der Zähler aktiviert werden. Der Zähler wird am unteren Rand des Bildschirms angezeigt. Betriebsschritte:

• 1.Drücken Sie die Taste „Trigger Menu“ , stellen Sie den Triggertyp auf „ Single“ ein , stellen Sie den Triggermodus auf „ Edge“ ein und wählen Sie die Signalquelle aus.
• 2.Drücken Sie die Acquire- Taste, um das rechte Menü anzuzeigen.
• 3.Wählen Sie Zähler im rechten Menü als EIN oder AUS .

@KevinWhite hat die richtige Lösung angegeben.

Analyse. Die unterdämpfte Rechteckwelle zeigt Spitzen alle 2/5 in 1 cm bei 50 ns pro cm = Teilung ca. somit 40ns Zyklus = 25MHz Resonanz. Dies ist üblich bei langen Masseleitungen mit einer Induktivität von 0,5 bis 1 nH/mm und einem speziellen Koaxialkabel, das in einer 10:1-Sonde < 90 pF/m verwendet wird. Die berechnete Resonanz ist abhängig von der Länge der Masseleitungsinduktivität. Um eine Erhöhung der Resonanzfrequenz zu erwarten, ist daher eine bessere Impedanzanpassung des Verhältnisses 10RC+L : 1RC der Sonde erforderlich, indem der L-Wert verringert wird. Dadurch wird die Resonanzfrequenz um die umgekehrte Quadratwurzel (LC) erhöht. Um 25 MHz auf 200 MHz 1: 8 anzuheben, muss die Masseleitungslänge um den Faktor 64 auf ~ 5 ~ 10 mm von (geschätzt =) 160 ~ 320 mm Versorgung oder Masse reduziert werden Leitungslänge einschließlich Erdungspfadlänge der Sonde an der GND-Position der CCT-Platine. Ich gehe also davon aus, dass Ihr Sonden-Erdungskabel zu lang und auch die Kalibrierung nicht perfekt war.

Fazit: Massepad oder Testpunkte direkt am IC verwenden. Stellen Sie sicher, dass Vdd, Vss direkt am IC um mindestens 10 nF entkoppelt ist. Da diese Zout auch eine Pfadinduktivität hinzufügen.

Bedenken Sie auch, dass die CMOS-Ausgangsimpedanz ~ 50 Ohm +/-50 % von RdsOn ebenfalls nicht angepasst ist und weitere Verbesserungen vorgenommen werden können, indem alle Streulasten der Steckbrettverdrahtung zum Ausgang untersucht werden. (L,C)

Ps 25 MHz Sondenresonanz ist ziemlich verbreitet und dies ist ein weiterer Grund, warum alle DSOs 20 MHz LPF mit Amateur-10: 1-Sonden haben.