Osciloscopio barato que muestra onda cuadrada de 16 MHz

Tengo un osciloscopio barato Hantek DSO4102C. Su ancho de banda nominal es de 100 MHz, y la frecuencia de muestreo es de 1 GSa / s. Puede encontrar información sobre la herramienta aquí: http://hantek.com/en/ProductDetail_3_4163.html
Ahora tengo una MCU Atmega328P que se ejecuta desde un cuarzo externo a 16 MHz, sin ningún código (chip borrado por usbasp), solo se establece el bit de fusible CKOUT. Así que supuse ver una onda cuadrada en el pin PB0, pero mi alcance lo muestra bastante distorsionado:
la hoja de datos de MCU no menciona un tiempo de subida del pin, lo que fue una gran sorpresa para mí, por lo que no puedo verificar si la medición de 9.5 ns es válida valor. Pero a juzgar por un voltaje Pk-Pk superior a 6 voltios (e incluso ir por debajo de cero para un buen 560 mV), creo que hay un problema con el alcance. Estoy en lo cierto?

AGREGADO DESPUÉS, DESPUÉS DE OBTENER ALGUNOS CONSEJOS He reunido todo en una placa de pruebas, en lugar de usar Arduino Uno. He conectado el clip de tierra del telescopio al pin de tierra del ATMega con un cable a través de la placa de pruebas. Estoy midiendo directamente en el pin de salida (ver foto de mi diseño a continuación). Ahora estoy obteniendo mejores resultados, también con un oscilador de 20 MHz. Obviamente, los valores Pk-Pk ahora están más cerca de la realidad, así como de la forma de la señal. ¡Así que gracias a todos por la ayuda!

Creo que hay un problema con el alcance. Estoy en lo cierto?

No lo creo El sobreimpulso es un fenómeno perfectamente normal cuando se mide una señal de borde rápido con una sonda de alta impedancia. (Además, estas señales se ven tan nítidas como yo esperaría que fueran).

Hay muchos tutoriales sobre la detección de señales de alta velocidad: ¡este es el momento perfecto para leer uno!

Ah, y está el fenómeno de Gibb, que dice que cualquier observación limitada por banda de un borde teórico perfecto (o mucho menos limitado por banda) tendrá un 9% de sobreimpulso; Para entender eso, recomendaría mirar la representación de la serie del coseno de la onda cuadrada y considerar lo que cortarás cuando te deshagas de algo por encima de 5 × 16 MHz (= la frecuencia fundamental de tu onda cuadrada).

Tenga en cuenta que si tiene un filtro de pared de ladrillo de 100MHz (estuche ideal) con una onda cuadrada perfecta de 16MHz, los únicos armónicos que verá son 1 (16MHz), 3 (48MHz) y 5 (80MHz). Ese es un caso ideal, pero si haces los cálculos, verás que el resultado no está muy lejos de lo que estás viendo.

En el caso no ideal, por supuesto, la carga de la sonda y la compensación tendrán más efectos de distorsión, y la forma de onda no será perfectamente cuadrada para empezar.

Marcus Müller menciona el fenómeno de Gibbs , que produce artefactos de llamada en una señal de ancho de banda limitado, y Cristobol Polychronopolis menciona que su ancho de banda de 100 MHz reducirá la amplitud de los armónicos más allá del tercero en su señal de 16 MHz.

Por simplicidad y solo para tener una idea de lo que está sucediendo con las formas de onda, podemos graficar el caso ideal de Cristobol de solo los primeros tres armónicos :

Tenga en cuenta que esto es lo perfecto que mostraría alcance con un filtro de pared de ladrillo perfecto de 100 MHz, si se le da una onda cuadrada. Entonces, no, su alcance no se rompe cuando ve sonar en las formas de onda: muestra lo que ve después de la distorsión introducida por las sondas y el extremo frontal analógico y el filtrado imperfecto antes de la digitalización.

Esto es algo con lo que debe aprender a lidiar: cada vez que examina un circuito con un osciloscopio, cambia (con suerte no demasiado) las formas de onda en ese punto del circuito y luego se producen distorsiones adicionales entre la punta de la sonda y el osciloscopio. monitor. Como no puede evitar esto, una buena comprensión de las distorsiones que es probable que sucedan es esencial cuando se usa un 'alcance', particularmente en circuitos de frecuencia relativamente alta.

Además de lo que se dijo sobre la compensación de la sonda y la elección de la sonda, una señal de 16MHz de un IC que funciona a velocidad nominal no siempre será tan rápida en su aparición como para aparecer como una onda cuadrada perfecta. Para lograr eso, tendría que usar etapas de salida que serían perfectamente capaces de manejar señales en el rango de 100MHz. Diseñar un IC como un MCU para que sea lo más rápido posible solo desperdiciará energía y creará problemas de EMC.