Warum ist das 30-MHz-Taktsignal auf dem Oszilloskop verzerrt?

Ich versuche, ein 30-MHz-Taktsignal zu prüfen, das von einem FPGA kommt und an einen CCD-Sensor weitergeleitet wird.

Zwischen Quelle/Ziel befinden sich keine anderen Komponenten außer Anschlüssen.

Wenn ich dieses Signal mit meinem Oszilloskop untersuche, erhalte ich eine verzerrte Wellenform, die über- und unterschwingt. Die Sonden, die ich verwende, sind die Standard-Tektronics-Sonden, die mit dem MSO2024B geliefert werden, das wir haben. Sie wurden auf den 5-kHz-Testpunkt des Oszilloskops kalibriert und zeigen kein Überschwingen.

Verzerrtes 30-MHz-Taktsignal

Das Taktsignal sollte 3,3 V von Spitze zu Spitze betragen.

Der Erdungsclip der Oszilloskopsonde ist mit dem 0-V-Referenzpunkt in der Nähe des Reglers für die 3v3-Schiene verbunden.

Ich untersuche, warum wir Rauschen an unseren Netzteilen sehen, nachdem das FPGA hochgefahren ist und beginnt, den 30-MHz-Takt an das externe CCD zu liefern.

Weil 30 MHz eine ziemlich hohe Frequenz ist, die aus noch höherfrequenten Harmonischen besteht, die auf dem Weg zur Oszilloskopanzeige von verschiedenen Komponenten, Drähten und Sonden herausgefiltert werden.
"Der Erdungsclip der Oszilloskopsonde" verwendet den Erdungsclip nicht.
Scheint eine ziemlich standardmäßige Wellenform zu sein, wenn Sie nicht richtig sondieren. Eine Taktwellenform sollte mit der Federerdungsklemme einer Sonde abgetastet werden, die mit der Masse der Uhr verbunden ist (die von vornherein nicht zu weit entfernt sein sollte). Die Schleifenfläche dieser Sonden vom Clip-Typ ist einfach zu groß, um die hochfrequenten Komponenten eines 30-MHz-Taktsignals richtig zu prüfen.
X10-Sonde oder X1-Sonde verwenden? Verwenden Sie X1-Sonden nur für sehr niedrige Frequenzen ...

Antworten (2)

Hier gibt es zwei Punkte: Bandbreite und Messtechnik.

Bandbreite : Ihr gemessenes Signal ist bandbreitenbegrenzt. Eine 30-MHz-Rechteckwelle hat viele Oberschwingungen und Ihr Oszilloskop hat eine relativ geringe Bandbreite (200 MHz), sodass die höheren Frequenzen gedämpft werden und Sie nur die Summe der ersten paar Oberschwingungen ungerader Ordnung sehen (30 MHz, 90 MHz, 150 MHz, ... ).

Hier ist eine Rechteckwellennäherung, die aus der 1., 3. und 5. Harmonischen besteht (aus dieser Frage entnommen, die der von Ihnen geposteten Spur ziemlich ähnlich sieht:Rechteckwellennäherung

Tektronix hat ein technisches Briefing zu diesem Thema, das von Interesse sein könnte:

Oszilloskopbandbreite, Anstiegszeit und Signaltreue verstehen

Messtechnik :

Sie verwenden einen ziemlich langen Masseclip, der zum Überschwingen beiträgt. Diese Antwort auf eine andere E.SE-Frage veranschaulicht die Verbesserungen beim gemessenen Überschwingen durch die Verwendung einer Federklemme an der Sondenspitze des Oszilloskops anstelle der längeren Erdungsspitze.

Vor:Anfängliche Messung

Nach:Messung mit Federspitze

Hier der Messaufbau:Messaufbau

Es scheint, dass Sie die Sondeneigenschaften sowie Filter oder Bandbreite nicht kennen. Ich hoffe, dieses kleine Tutorial über sie wird es mir erklären.

Die Fouriertransformation

Kurze Einführung: https://en.wikipedia.org/wiki/Square_wave#Fourier_analysis

Das 30-MHz-Rechtecksignal enthält viele höherfrequente Sinussignale - sogar das 30-MHz-Signal! -, um das ursprüngliche Rechtecksignal zu erzeugen. Dies ist ein Beispiel aus Wikipedia:

Fourier-Transformation einer Rechteckwelle

Das Bild repräsentiert einen Teil des Spektrums des Eingangssignals. Das gesamte Spektrum ist unendlich.

Nun, Ihr Signal liegt nicht bei 1 kHz, aber Sie können es 30000-mal multiplizieren und es festnageln.

Filter

Kurze Einführung in Wikipedia Filter_(signal_processing)

Wenn Sie einen Teil des Signalspektrums auswählen, filtern Sie ihn. Auch wenn Sie einen Teil des Signalspektrums nicht auswählen, filtern Sie ihn.

Die Sondenbandbreite

Kurze Einführung in Wikipedia Bandbreite_(Signalverarbeitung)

Ihre Messsonde hat eine Bandbreite. Die Bandbreite bedeutet, dass alle Frequenzen von 0 Hz bis zur Bandbreite MHz messbar sind. Offensichtlich sind die höheren Frequenzen nicht. Das bedeutet, dass Sie von allen Originalfrequenzen nur einen Teil davon auswählen, weil die Sonde ein richtiger Filter ist.

Wenn Sie ein vollständiges 30-MHz-Rechtecksignal mit einer 150-MHz-Sonde sehen möchten (wie ich annehme, dass Ihre Sonde es ist), können Sie dies einfach nicht und zeigen 2 Komponenten der ursprünglichen Rechteckwelle an.

Ich hoffe es hilft.

Warum ist das 30-MHz-Taktsignal auf dem Oszilloskop verzerrt?
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