Reloj del sistema sonando

Tengo un oscilador de 8 MHz que ejecuto en dos CPLD en mi placa. Las longitudes de las trazas son inferiores a 1,5 pulgadas. Las trazas tienen vías en ellas, por lo que cambian su impedancia. Pero esperaba que con un oscilador tan lento, no tendría un zumbido excesivo como se puede ver en la imagen de abajo:

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Esta imagen muestra un primer plano. El tiempo de subida/bajada es de unos 4 ns.

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No estoy terminando el reloj pero el sistema ha funcionado bastante bien hasta ahora. Pero en la próxima revisión de la placa estoy considerando aumentar este reloj a una frecuencia de unos 20 MHz. Deduzco que necesitaré un esquema de terminación adecuado entonces.

Mi pregunta es, ¿por qué veo tanto timbre excesivo cuando la señal tiene un tiempo de subida/bajada de 4 ns y la longitud de la traza es inferior a 1,5 pulgadas?

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La sonda está conectada directamente al pin del oscilador. Soldé un pequeño cable en la almohadilla de tierra y conecté el clip de tierra allí. Esto está MUY cerca de donde estoy investigando.

El osciloscopio es un Rigol de 50 MHz y, de hecho, si miro la forma de onda de calibración de onda cuadrada, es extremadamente limpia. Es exactamente lo que verías en un libro de texto. Así que no creo que sea la calibración la que tenga la culpa.

Comparta una fotografía de la sonda de su osciloscopio conectada a la placa.
Muchas sondas de alcance harán que incluso las ondas cuadradas absolutamente hermosas se vean peor que eso. Muchos osciloscopios tienen una salida de señal de calibración de onda cuadrada; conecte su sonda a eso y vea cómo se ve (manteniendo la misma base de tiempo de 20 ns). La pendiente debe ser agradable y empinada, y el comienzo y el final de cada ola deben ser agradables y planos. Si no ve eso desde el calibrador de onda cuadrada, no debe confiar en lo que está viendo en su tablero.
@supercat Deberías convertir ese comentario en una respuesta. Tal vez tome algunas fotos de alcance que muestren formas de onda con y sin la calibración adecuada.
@supercat, como dijo David Kessner, debe convertirlo en una respuesta porque probablemente esté dando la solución correcta.

Respuestas (2)

La sonda está conectada directamente al pin del oscilador. Soldé un pequeño cable en la almohadilla de tierra y conecté el clip de tierra allí. Esto está MUY cerca de donde estoy investigando.

¡No no no! Si está utilizando un clip de tierra largo (¿e incluso lo conecta a un cable?), No importa qué tan cerca esté el punto, aún agrega una gran cantidad de inductancia. Para estar seguro, use algo como esto:

Resorte de tierra de baja inductancia

Esto también podría ser una falla de compensación de la sonda. Asegúrese de verificar eso.

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Fuentes de imagen: 1 2

Usé una hoja de afeitar para mi conexión a tierra. A menudo, las personas también tienen problemas con la capacitancia de entrada en sus osciloscopios, sugiero sondas resistivas para estas cosas.

No estoy totalmente convencido de que el exceso que está viendo sea real y no un artefacto de medición, pero creo que ha conectado la sonda de alcance de manera bastante razonable. Lo que muestra Armandas es mejor que usar el clip de tierra, pero también creo que está exagerando, especialmente para sus frecuencias.

Algo bueno que puede intentar es cambiar la sonda a 10x y ver si eso hace que la forma de onda se vea sustancialmente diferente. 10x generalmente mostrará menos artefactos de sonda de alcance en la misma situación que una sonda 1x simple. También debe asegurarse de que la sonda esté correctamente compensada en la configuración 10x.

Si el sobreimpulso está realmente ahí, hay dos cosas que puede hacer:

  1. Ignoralo. Parece que tiene un sobreimpulso de aproximadamente 600 mV. Vaya cosa. Superalo.

  2. Coloque una resistencia en serie inmediatamente en el pasador de conducción. Pruebe con 47 Ω y vea qué sucede. Una resistencia en serie es común cuando se manejan líneas de memoria de alta velocidad, especialmente cuando van a múltiples chips de memoria.

 

La frecuencia apenas importa cuando se habla de ondas cuadradas. El tiempo de subida medido es de 4,4ns, lo que implicaría un ancho de banda de 79MHz.
@OlinLathrop Casi siempre tengo la sonda a 10x y también lo hice en este caso. Poner una resistencia de 100 ohmios (no tenía una de 47 ohmios cerca) amortigua la forma de onda (el tiempo de subida aumenta a 7 ns), pero queda algo de sobreimpulso. No estoy particularmente preocupado por esto, el sistema funciona bien, solo quiero entender el origen del problema.
@Saad: Es difícil creer que todavía tiene un exceso en un rastro de 1,5 pulgadas con 100 ohmios inmediatamente en serie con el pasador de conducción. Por lo tanto, sospecho que esto es más un artefacto de medición que algo real. En cualquier caso, parece que su circuito está en buena forma.
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