Как точно измерить тактовую частоту 16 МГц с помощью осциллографа

Форма волны не влияет на основную частоту сигнала. Однако осциллограф обычно не подходит для точного измерения частоты. Это может иметь точность только 1% или около того.

Как указывает @glen_geek в своем ответе, некоторые осциллографы имеют встроенные в прибор счетчики / таймеры, которые могут обеспечивать высокую точность (обычно только для одного канала), но частота, отображаемая с использованием обычных средств измерения, обычно получается только после того, как сигнал выборка и поэтому не будет такой точной.

Если вы хотите точно измерить частоту, а ваш осциллограф не имеет встроенного частотомера, вам потребуется частотомер/таймер, например [Keysight 53230A, 350 МГц, универсальный частотомер 1

Искажение формы волны, которое вы видите, почти наверняка связано с вашей техникой зондирования. Зонд должен иметь очень короткое заземление — пара дюймов слишком длинная. Принадлежности пробника осциллографа, вероятно, содержат небольшие пружины, которые используются для этой цели.

Чтобы получить наилучшую форму сигнала, я не использую пробник, а вместо этого использую коаксиальный кабель, подключенный непосредственно к сигналу. с очень короткими соединениями.

Если источник не может управлять коаксиальным кабелем напрямую, резистор 470 или 910 Ом в точке пробника может создать специальный аттенюатор 10:1 или 20:1 с очень хорошей частотной характеристикой (до нескольких ГГц). Установите осциллограф на входное сопротивление 50 Ом, если используете этот подход.

Ваша фотография осциллографа показывает, что вы можете довольно хорошо измерить тактовую частоту MCU на частоте 16 МГц.

Вы должны использовать датчик "10X". Это добавит некоторую емкость генератору MCU, что, вероятно, снизит его частоту. Если осциллятор MCU имеет входной контакт и выходной контакт, проверьте выходной контакт.

Ваш осциллограф OWON имеет точность временной развертки$\pm100$частей на миллион. Если вам нужна большая точность, измерьте частоту с помощью частотомера ... приличный частотомер должен содержать более точную базу времени.

Ваш прицел OWON имеет внутренний счетчик с 6-разрядным разрешением. Если этот внутренний счетчик использует основную временную базу (имеющую точность 0,01%), то его младшие разряды вызывают подозрение.

Из руководства OWON SDS1102:

Счетчик:
это 6-разрядный одноканальный счетчик. Счетчик может измерять только частоту запускающего канала. Диапазон частот от 2 Гц до полной полосы пропускания. Счетчик можно включить только в том случае, если измеряемый канал находится в режиме Edge с типом триггера Single. Счетчик отображается в нижней части экрана. Этапы операции:

• 1. Нажмите кнопку Trigger Menu , установите тип триггера на Single , установите режим триггера на Edge , выберите источник сигнала.
• 2. Нажмите кнопку «Получить» , чтобы отобразить правое меню.
• 3. Выберите для счетчика значение ВКЛ или ВЫКЛ в правом меню.

@KevinWhite дал правильное решение.

Анализ. Прямоугольная волна с недостаточным демпфированием показывает пики каждые 2/5 в 1 см при 50 нс на см = деление прибл. таким образом, цикл 40 нс = резонанс 25 МГц. Это характерно для длинных заземляющих проводов с индуктивностью 0,5~1 нГн/мм и специального коаксиального кабеля, используемого в пробнике 10:1 < 90 пФ/м. Расчетный резонанс зависит от длины индуктивности заземляющего провода. Таким образом, чтобы ожидать увеличения резонансной частоты, требуется лучшее согласование импеданса датчика с отношением 10RC+L : 1RC за счет уменьшения значения L. Это повышает резонансную частоту на величину, обратную квадратному корню (LC), поэтому для повышения частоты с 25 МГц до 200 МГц в соотношении 1:8 требуется уменьшить длину заземляющего провода в 64 раза до ~5~10 мм от (оценка =) 160~320 мм питания или заземления. длина провода, включая длину пути заземления зонда на плате cct, расположение заземления. Поэтому я предполагаю, что провод заземления вашего пробника был слишком длинным, а также несовершенна калибровка.

Вывод: используйте заземляющую площадку или контрольные точки непосредственно на микросхеме. Убедитесь, что Vdd, Vss развязаны не менее чем на 10 нФ непосредственно на IC. Поскольку они также добавляют индуктивность пути к Zout.

Также учтите, что выходной импеданс КМОП ~ 50 Ом +/-50% от RdsOn также не соответствует, и дальнейшее улучшение может быть сделано путем проверки всех паразитных нагрузок проводки макета к выходу. (Л, С)

Ps Резонанс датчика 25 МГц довольно распространен, и это еще одна причина, по которой все DSO имеют LPF 20 МГц с любительскими датчиками 10: 1.