Cómo medir con precisión un reloj de 16 MHz con un osciloscopio

La forma de la forma de onda no afectará la frecuencia fundamental de una señal. Sin embargo, un osciloscopio no suele ser el instrumento correcto para medir con precisión la frecuencia. Es posible que solo tenga una precisión del 1% más o menos.

Como @glen_geek señala en su respuesta, algunos osciloscopios tienen contadores/temporizadores integrados en el instrumento que pueden brindar alta precisión (generalmente solo para un solo canal), pero la frecuencia que se muestra usando las instalaciones de medición normales generalmente solo se obtienen después de que la señal es muestreado y, por lo tanto, no será tan preciso.

Si desea medir la frecuencia con precisión y su osciloscopio no tiene un contador de frecuencia incorporado, necesitará un contador de frecuencia/temporizador como [Keysight 53230A 350 MHz Contador de frecuencia universal 1

La distorsión de la forma de onda que ve se debe casi con certeza a su técnica de sondeo. La sonda debe tener un terreno extremadamente corto: un par de pulgadas es demasiado largo. Los accesorios de la sonda de su osciloscopio probablemente contengan algunos resortes pequeños que se usan para este propósito.

Para obtener la mejor forma de onda, no uso una sonda y, en su lugar, uso un cable coaxial conectado directamente a la señal. Con conexiones muy cortas.

Si la fuente no puede conducir un cable coaxial directamente, una resistencia de 470 o 910 ohmios en el punto de la sonda puede crear un atenuador ad-hoc 10:1 o 20:1 con muy buena respuesta de frecuencia (hasta unos pocos GHz). Establezca el osciloscopio en una impedancia de entrada de 50 ohmios si utiliza este enfoque.

La foto de su osciloscopio indica que puede medir bastante bien el reloj MCU a 16 MHz.

Debería estar usando una sonda "10X". Agregará algo de capacitancia al oscilador MCU, lo que probablemente reducirá su frecuencia. Si el oscilador MCU tiene un pin de entrada y un pin de salida , pruebe el pin de salida .

Su osciloscopio OWON tiene una precisión de base de tiempo de$\pm100$partes por millón. Si necesita más precisión, mida la frecuencia con un contador de frecuencia ... un contador de frecuencia decente debería contener una base de tiempo más precisa.

Su OWON 'scope tiene un contador interno que reclama una resolución de 6 dígitos. Si este contador interno utiliza la base de tiempo principal (con una precisión del 0,01 %), sus dígitos menos significativos son sospechosos.

Del manual OWON SDS1102:

Contador:
Es un contador monocanal de 6 dígitos. El contador solo puede medir la frecuencia del canal de activación. El rango de frecuencia es de 2 Hz al ancho de banda completo. Solo si el canal medido está en el modo de borde del tipo de disparo único, se puede habilitar el contador. El contador se muestra en la parte inferior de la pantalla. Pasos de la operación:

• 1.Pulse el botón Trigger Menu , configure el tipo de disparo en Single , configure el modo de disparo en Edge , seleccione la fuente de la señal.
• 2.Pulse el botón Adquirir para mostrar el menú de la derecha.
• 3.Seleccione Contador como ENCENDIDO o APAGADO en el menú de la derecha.

@KevinWhite ha dado la solución correcta.

Análisis. La onda cuadrada subamortiguada indica picos cada 2/5 en 1 cm a 50 ns por cm = división aprox. por lo tanto, ciclo de 40 ns = resonancia de 25 MHz. Esto es común con una inductancia de cable de tierra larga de 0,5~1 nH/mm y un coaxial especial usado en sonda 10:1 < 90 pF/m. La resonancia calculada depende de la longitud de la inductancia del conductor de tierra. Por lo tanto, esperar un aumento en la frecuencia resonante requiere una mejor adaptación de impedancia de la relación 10RC+L : 1RC de la sonda al reducir el valor L. Esto aumenta la frecuencia resonante por la raíz cuadrada inversa (LC), por lo que para aumentar 25MHz a 200Mhz 1:8 se requiere reducir la longitud del cable de tierra en un factor de 64 hasta ~5~10 mm desde (est. =) 160~320 mm de suministro o tierra longitud del cable, incluida la longitud de la ruta de conexión a tierra de la sonda en la ubicación de tierra de la placa cct. Así que predigo que el cable de tierra de su sonda era demasiado largo y también la calibración era imperfecta.

Conclusión: use una almohadilla de tierra o puntos de prueba directamente en IC. Asegúrese de que Vdd, Vss esté desacoplado en al menos 10 nF directamente en IC. Como estos también agregan inductancia de ruta a Zout.

También considere que la impedancia de salida CMOS ~ 50 ohmios +/- 50 % de RdsOn también no coincide y se pueden realizar mejoras adicionales examinando todas las cargas perdidas del cableado de la placa de pruebas a la salida. (L, C)

La resonancia de la sonda de 25 MHz de Ps es bastante común y esta es otra razón por la que todos los DSO tienen LPF de 20 MHz con sondas amateur 10:1.