Také jste se někdy lekli jak hrůzostrašně vypadá "obdélníkový" průběh na výstupu mikrokontroléru ? Vrtalo vám někdy hlavou proč vypadá tak mizerně ? Tak je tato poznámka určena právě vám. Děsíte se totiž úplně zbytečně. Obdélníkový průběh na který se díváte je s největší pravděpodobností docela slušný a ty škaredé překmity a zákmity jsou jen artefakty vašeho měření. Nejspíš máte prostě příliš dlouhý zemnící kabel sondy. A protože obrázek vypoví za tisíc slov, dovolím si to předvést na několika názorných fotografiích měření 16MHz obdélníkového výstupu (z STM8).
Obr.A Vyloženě mizerné připojení
Obr.A1 Sonda s poměrem 1 (alias 1x), testovaný obvod zatěžujeme kapacitou celého kabelu sondy. Hrany signálu jsou "tupé". Připojením signál zásadním způsobem kazíme. Takhle nikdy ne.
Obr.A2 Sonda s poměrem 1:10 (alias 10x) obvod už zatěžujeme pouze 1/10 kapacity kabelu. Ale vidíme nepříjemné překmity, ty vznikají kvůli indukčnosti velmi dlouhého zemnícího kabelu. Zem sondy jsem záměrně připojil velice daleko od země MCU. Tohle měření je velice orientační a slouží nanejvýš ke zjištění zda je nějaký signál přítomen než k jeho parametrům.
Obr.B Výrazně lepší způsob zapojení - snažíme se zkrátit délku GND přívodu na minimum
Obr.B1 Zemnící kabel sondy je přiveden co nejblíž zemi MCU. Výsledek je o poznání lepší.
Obr.C Nejlepší způsob připojení daného HW danou sondou. Použití pružinky minimalizuje délku zemnícího přívodu a minimalizuje jeho indukčnost. Pružinka je výbava většiny sond od 100MHz, dávejte při jejím použití pozor ať vám neodskočí a neudělá nepříjemný zkrat.
Obr.C1 Použitím pružinky eliminujeme většinu nežádoucích jevů.
Obr.D Jednoduché srovnání všech variant
Přirozeně tohle ani zdaleka není definitivní výsledek a zcela určitě nemůžete tvrdit, že takhle už ten obdélníkový signál určitě vypadá. Protože přenosové pásmo sondy (zde 100MHz) a osciloskopu (zde také 100MHz) limitují rychlost přeběhu (strmost stoupání nebo klesání stopy) na řádově 0.1V/ns (tedy 1V za cca 10ns). Na posledním snímku vidíme že signál má rychlost přeběhu okolo 3.5V za 10ns, tedy rozhodně víc jak přibližný limit sond a osciloskopu (1V za 10ns). Skoro jistě nám tedy osciloskop se sondou limitují rychlost přeběhu a obdélníkový signál který pozorujeme má doopravdy doby přeběhu ještě kratší (v tutoriálu o PWM na Attiny jsme viděli že hrany jsou typicky kratší jak 3ns). Tak či onak, rozhodně jsme nám lepší zapojení umožnilo daleko přesněji zjistit například amplitudu signálu... so happy probing.
Home | V1.00 15.4.2020 / | By Michal Dudka (m.dudka@seznam.cz) /
