16 MHzの方形波を示す安価なオシロスコープ

安価なオシロスコープHantek DSO4102Cを所有しています。定格帯域幅は100 MHz、サンプルレートは1 GSa / sです。ツールに関するいくつかの情報はここで見つけることができます：http :
//hantek.com/en/ProductDetail_3_4163.htmlこれで、16 MHzで外部クオーツから実行するAtmega328P MCUがあり、コードなしで（usbaspによって消去されたチップ）、 CKOUTヒューズビットのみが設定されます。そのため、PB0ピンに方形波が表示されるはずでしたが、私のスコープではかなり歪んでいることが示されてい
ます.MCUのデータシートにはピンの立ち上がり時間が記載されておらず、これは私にとって大きな驚きでした。したがって、測定された9.5 nsが有効かどうかを確認できません値。しかし、6ボルトを超えるPk-Pk電圧（および560 mVでゼロ未満になることもある）から判断すると、スコープに問題があると思います。私は正しいですか？

いくつ かのアドバイスを取得した後、後で追加 Arduino Unoを使用するのではなく、ブレッドボード上ですべてを組み立てました。グランドクリップをスコープからATMegaのグランドピンにブレッドボードを介してワイヤで接続しました。出力ピンで直接測定しています（下のレイアウトの写真を参照）。今では、20 MHz発振器でもより良い結果が得られています。 明らかに、Pk-Pkの値は、信号の形状だけでなく、現実により近くなりました。だからみんな助けてくれてありがとう！

スコープに問題があると思います。私は正しいですか？

そうは思わないでください。高インピーダンスのプローブで高速エッジ信号を測定する場合、オーバーシュートは完全に正常な現象です。（また、これらの信号は、私が期待するほどシャープに見えます。）

高速信号の検知に関する多くのチュートリアルがあります：これは読むのに最適な時間です！

ああ、ギブの現象があります。これは、理論上の完全な（または帯域制限がはるかに少ない）エッジの帯域制限された観測では、約9％のオーバーシュートがあることを示しています。それを理解するには、方形波の余弦級数表現を見て、5×16 MHz（=方形波の基本周波数）を超えるものを取り除くときにカットオフするものを考慮することをお勧めします。

完全な16MHzの方形波を含む100MHzのブリックウォールフィルター（理想的なケース）がある場合、表示される高調波は1（16MHz）、3（48MHz）、および5（80MHz）のみであることに注意してください。これは理想的なケースですが、計算を行うと、結果が見ているものからそれほど遠くないことがわかります。

もちろん、理想的でない場合、プローブのロードと補正はさらに歪みの影響を及ぼし、最初から波形が完全に正方形になることはありません。

マーカスミュラーは言及ギブス現象帯域幅制限された信号におけるリンギングアーチファクトを生成し、そしてCristobol Polychronopolisはあなたの16 MHzの信号であなた100 MHzの帯域幅は、第三過ぎ高調波の振幅を小さくすることに言及しています。

簡単にするために、また波形で何が起こっているのかを把握するために、最初の3つの高調波のみのクリストボルの理想的なケースをグラフ化できます。

これは、矩形波が与えられた場合に、完璧な100 MHzブリックウォールフィルターを備えた完璧なスコープが示すものであることに注意してください。そのため、波形にリンギングが見られてもスコープは壊れていません。プローブやアナログフロントエンドによって歪みが生じ、デジタル化の前に不完全なフィルタリングが発生した後に表示されます。

これは対処するために学ぶ必要があるものです：オシロスコープで回路を調べるときはいつでも、回路内のそのポイントで波形が変化し（できればあまり大きくない）、プローブの先端とオシロスコープの間にさらに歪みが発生します表示。これを避けることはできないため、特に比較的高周波の回路で「スコープ」を使用する場合、どのような歪みが発生する可能性が高いかを十分に理解することが不可欠です。

プローブの補償とプローブの選択について述べたことに加えて、公称速度で動作するICからの16MHz信号は、立ち上がり時間が常に完全な方形波に見えるほど高速になるとは限りません。それを実現するには、100MHzの範囲の信号を完全に処理できる出力ステージを使用する必要があります。MCUのようなICを可能な限り高速に設計すると、電力が無駄になり、EMCの問題が発生します。