¿La configuración de la sonda del osciloscopio 1x ralentiza las señales digitales de MHz?

Estaba depurando lo que pensé que era un controlador LVDS débil alimentado con un reloj de 10MHz durante horas cuando, fuera de otras opciones, configuré mis sondas de alcance en x10 y, aunque las señales mostraban un timbre, se veían bien por lo demás.

¿En cuál debo confiar, y si debo confiar en la lectura x10, por qué las sondas de alcance aplanan la señal de esa manera?

Esto es de lo que estoy hablando:

Con configuración x1:ingrese la descripción de la imagen aquí

Con configuración x10:ingrese la descripción de la imagen aquí

Nota1: El reloj se activa por grupos de 8 ciclos por lo que la pausa es normal.

Nota 2: Ambas sondas están calibradas con la señal de calibración interna del osciloscopio.

Nota 3: como se puede ver en la segunda instantánea, el acoplamiento es CC y no se configura ninguna limitación de ancho de banda.

Nota 4: Las señales son generadas por el DS90LV027 y no están conectadas a nada (ni siquiera a una resistencia de terminación). Se supone que tiene menos de 1ns de tiempo de subida.

Nota 5: Sondas de osciloscopio = PP510

Las sondas 1x son horribles por varias razones: nunca use una sonda 1x a menos que sepa absolutamente que necesita usar una, e incluso entonces verifique dos veces que no puede usar una sonda 10x en su lugar. No tengo la energía después del trabajo para explicar en detalle, pero estoy seguro de que alguien más lo hará pronto.
El ancho de banda en la configuración 1X (que normalmente no se usa) será muy bajo, por lo que probar una señal de alto ancho de banda no funcionará. Tómese unos minutos y busque en Google cómo usar una sonda de alcance: le ahorrará MUCHO tiempo a largo plazo.
El timbre (10x) bien puede ser la inductancia del cable de tierra de la sonda que resuena con la capacitancia de la sonda: busque formas (como un clip de cable) para conectar el anillo de metal alrededor de la punta de la sonda al circuito GND con el cable más corto posible. O puede significar que necesita una terminación en serie en el controlador de señal.

Respuestas (3)

La sonda no solo tiene un ancho de banda más bajo cuando está en modo 1:1, sino que hay una carga de capacitancia mucho mayor en la fuente cuando está en modo 1:1.

Esa capacitancia adicional alargará significativamente los tiempos de subida y bajada.

No pude encontrar el ancho de banda de la sonda en la documentación de Siglent, pero la capacitancia de entrada es de unos 100 pF en el modo 1:1 en comparación con unos 20 pF en el modo 10:1.

Esto se debe a que el atenuador 10:1 se encuentra en el propio cabezal de la sonda, por lo que la señal de entrada no tiene que impulsar la capacitancia del cable con la señal completa. En el caso de la sonda 1:1, la señal de entrada tiene que impulsar la capacitancia del cable (20-30pF/pie) más la capacitancia de entrada del propio osciloscopio (generalmente 15-20pF).

Folleto P5510

Este revendedor del producto Siglent proporciona el ancho de banda de la posición 1:1 como 6 MHz en la configuración 1:1.

Ancho de banda P5510 en configuración 10:1 y 1:1.

Solo uso la configuración 1:1 con señales pequeñas que necesitan la capacidad más sensible del osciloscopio. Incluso allí, a menudo uso un cable coaxial directo en lugar de la sonda de alcance, ya que puede brindar una mejor integridad de la señal y reducir el acoplamiento de ruido de otras fuentes.

¡Perfecto gracias!

Kevin le ha dicho cuáles son los problemas cuando utiliza una sonda 1:1 de alta capacitancia. Incluso con una configuración de sonda de 10x, la capacitancia de la sonda es de alrededor de 15 a 20 pF, lo que es suficiente para reducir el tiempo de subida (depende de la impedancia del controlador LVDS o del controlador actual). Para tener una mejor idea de lo que está sucediendo, usaría una sonda FET diferencial activa, sondas muy costosas.

El tiempo de subida observado estará limitado por el ancho de banda combinado del osciloscopio y la sonda. Puede estimar la limitación del tiempo de subida de su sistema de medición si asume un filtro de paso bajo de primer orden.

t r = 0.35 B a norte d w i d t h

La sonda PP5510 es una sonda nominal de 100 MHz, por lo que la sonda limitará el tiempo de aumento observable a 3,5 ns.
Sin embargo, no menciona el modelo de su osciloscopio, pero supongo que el ancho de banda es de 100 MHz, lo que da un límite de tiempo de subida de 3,5 ns. Si el osciloscopio y las sondas son de 100 MHz, obtendrá un tiempo de subida ligeramente superior a 3,5 ns.

Con osciloscopios de 4 canales, obtendrá el mejor rendimiento si usa los canales 1 y 3 (deshabilitar 2 y 4) o 2 y 4 (deshabilitar 1 y 3) ya que los ADC generalmente se comparten entre los canales 1 y 2 y 3 y 4 .

La forma en que conecta a tierra sus sondas es algo que debe tener en cuenta. Los flancos rápidos requieren que la longitud del cable de tierra sea lo más pequeña posible para obtener una buena fidelidad, algo que su forma de onda no tiene. Debe quitar la punta de la sonda con clip y realizar una conexión a tierra entre el anillo de tierra de la sonda y la tierra del circuito.

Son bastante poco comunes, pero también puede obtener sondas pasivas de 100x (e incluso 1000x, si obtiene una clasificación para voltaje realmente alto), que tienen una capacitancia de entrada algo más baja incluso que las de 10x. En su mayoría están hechos para sondeo de alto voltaje, pero la capacitancia de entrada más baja también puede ser un buen beneficio. Y no tienen los límites de voltaje realmente bajos de la mayoría de las sondas FET. Pero las sondas FET aún ganan en la capacitancia de entrada; estos son un término medio.
¡Gracias por el complemento!
Incluso las sondas FET de un solo extremo son mucho menos sensibles a los problemas de resonancia del conductor de tierra. La capacitancia de sonda de 20pF de una sonda 10:1 acopla la señal de entrada casi directamente al cable de tierra. La capacitancia de entrada <1pF de una sonda FET acopla mucha menos señal al cable de tierra. A menudo he descubierto que una sonda FET puede dar resultados sorprendentemente buenos incluso sin conexión a tierra.

Sí, lo hace. Si tiene una sonda con selección 10x/1x, normalmente no hay razón para usar el modo 1x debido a que el ancho de banda es absurdamente pequeño, a menos que sepa que debe usarlo.

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