La traza del osciloscopio no es del todo cuadrada

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Acabo de obtener un osciloscopio Rigol DS1052E y hasta ahora estoy muy satisfecho con él.

Para una primera prueba he usado mi papilo tarjeta FPGA para generar una señal utilizando la siguiente Verilog -

module Demo(input clock, output led);

reg [0:8] counter = 0;

always @(posedge clock)
begin
   counter <= counter + 1;
end

assign led = counter[0];

endmodule

Conecté la sonda del osciloscopio al pin de salida. Lo llamé LED porque tenía un LED encendido en una prueba anterior, pero es solo un pin desconectado en este momento, y obtuve este rastro:

Traza del osciloscopio

La frecuencia, etc., es la esperada, sin embargo, veo picos en cada transición positiva y negativa. Mi pregunta es, ¿son reales? Y si es así, ¿es algo de lo que debería preocuparme en un circuito real si ese pin estaba conectado en alguna parte, o son un artefacto de la forma en que estoy midiendo la señal?

Básicamente, ¿estoy usando el 'alcance correctamente? Como un tipo de software que hace esto por pasatiempo, tiendo a pensar en las señales digitales como puramente activadas o desactivadas, pero sé que es más complicado que eso quisiera preguntar si veo algo real aquí, y es algo que alguna vez tendría preocuparse por

John Burton
fuente
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Intente conectarlo a la fuente interna de 1 kHz del osciloscopio (abajo a la derecha, un pin etiquetado como tierra y el otro una onda cuadrada), y si eso también muestra los picos, gire el pequeño tornillo en la sonda hasta que desaparezcan.
Roman Starkov

Respuestas:

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Se me ocurren dos problemas:

  1. ¿Está conectado el clip de tierra de su sonda de manera que obtenga la conexión más corta posible para el retorno de su fuente de señal? (Si el IC lógico o FPGA tiene pines de alimentación amortiguados con condensadores, conecte el clip de tierra de la sonda directamente al nodo de tierra en estos condensadores).

  2. ¿Su sonda está compensada? No es suficiente usar una sonda 1:10 para una buena calidad de señal, también debe hacer coincidir la capacitancia de la sonda con la capacitancia de la entrada del osciloscopio. Relacionado: Este tutorial en línea , esta respuesta y esta respuesta .

zebonaut
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Ajá, estaba revisando 1) y moví el clip de tierra ligeramente y la señal se limpió considerablemente. Supongo que no estaba conectado correctamente a la tierra
John Burton
@JohnBurton, en diseño digital de alta velocidad, sugiere obtener la señal de la más alta calidad para usar una navaja de afeitar y conectarse desde el blindaje justo al lado de su punto de medición, idealmente dando una ruta de retorno muy corta.
Kortuk
Gracias por todas las otras respuestas, he aceptado esta, ya que me hizo comprobar el clip de tierra, que no estaba conectado correctamente. Con ella conectada, la imagen es mucho más parecida a lo que esperaba. Todavía no es "perfecto", pero las otras publicaciones explican por qué es así.
John Burton el
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El pico probablemente se deba a un acoplamiento capacitivo y a la inclinación (?) Del paso.

¿Qué está conectado al pin que estás midiendo?

Además, parece que la señal que está generando es un poco más de 300 mV. ¿Está utilizando una sonda 10x o hay algún componente en el medio?

De todos modos, podría intentar aplicar un filtro RC a la salida (1kOhm-1nF -> t = 1us) para ver si los pasos se suavizan.

clabacchio
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Nada más que la sonda de prueba está conectada al pin. Y sí, la sonda se configuró en 10x. Eso es algo que he aprendido :)
John Burton
Entonces, si es fácil para usted intentar ese experimento y, si puede, informe el resultado
:)
sí, lo haré :)
John Burton
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Electricidad, los electrones no se mueven instantáneamente, se rigen por reglas físicas, habrá una pendiente hacia un reloj, no hay nada que puedas hacer al respecto (la onda de energía en realidad va y viene a través del cable mucho más rápido de lo que puedes medir) . En parte debido a la velocidad del reloj y la cuadratura, así como a su equipo de medición, habrá sobreimpulso (picos, golpes) o subimpulso (redondeo). Parte de eso es su equipo de prueba y parte de eso es su circuito, pero es de esperar. Si tuviera que ver señales perfectamente cuadradas con esquinas agradables y cambios de estado vertical, estaría muy preocupado e investigaría qué hay de malo en la medición. En un ámbito que es, en un analizador lógico, debe obtener la forma de onda perfecta.

viejo contador de tiempo
fuente
Me alegra decir que los electrones no son portadores de señales. Piense si tuviera velocidades de señal del orden de metros por segundo en lugar de 200,000 metros por segundo. Obtengo señales de muy alta calidad utilizando técnicas de medición muy cuidadosas. No existe una onda cuadrada perfecta, pero hay algo mucho mejor que generar.
Kortuk
@Kortuk Wikipedia afirma que la deriva de electrones es del orden de metros por hora , no metros por segundo, ¡y eso es para una corriente de 3A!
Roman Starkov
@romkyns Estaba tratando de dar una idea de que los electrones se están moviendo más cerca de las velocidades que un humano puede moverse fácilmente, no tratando de ejecutar cálculos matemáticos exactos, tienes razón, m / hora sería más razonable.
Kortuk