Siglent 1104X-E 10MHz kare dalgadaki basamaklanma sorunu

[TA3UIS]

Bir süredir Siglent 1104X-E ile Sinyal jeneratörü üzerinden .çeşitli testler yapıyorum.

Teorik olarak bu Sin(x)/x interpolasyonu ve hızlı sinyallerdeki tepkiler üzerine biraz okuma yaptım ama pratikte karşılaştığım bir durumu tam yorumlayamadım.

Harici jeneratörden BNC kablo ile (1M Ohm giriş, 1X modunda) 10 MHz kare dalga verdiğimde, 10-20ns seviyelerine zoom yapınca yükselen kenarda bariz bir basamaklanma ve dalgalanma görüyorum?

100MHz bir skopta 10MHz sinyalin bu kadar yamulması normal mi, yoksa ben mi bir şeyi gözden kaçırıyorum acaba?

Kendi çapımda şöyle bir test yaptım:
Cihazı Dots moduna aldığımda o köşedeki basamak yapısı biraz daha farklı görünüyor ama tamamen kaybolmuyor. Şimdi kafama takılan şu; bu gördüğüm bozulma jeneratör-skop arasındaki empedans uyuşmazlığından (50 Ohm - 1M Ohm) kaynaklı bir yansıma mıdır? Yoksa skobun kendi Sin(x)/x algoritmasının hızlı kenarlara verdiği bir tepki mi ?

Hattın ucuna 50 Ohm sonlandırıcı (terminator) taksam bu görüntü düzelir mi, yoksa doğrudan skobumun analog limitlerine mi takılıyorum?

 

[ckocagil]

Her şeyden önce o empedans uyuşmazlığını yok etmek lazım. Skop tarafında 50 ohm sonlandırıcı kullanın veya jeneratör çıkışını 50 ohm dirence bağlayıp, skopu da probla o dirence takın.

 

[TA3UIS]

Haklısın,
İlk iş empedans uyumsuzluğunu ortadan kaldırmak gerektiğinin farkındayım. 50 ohm terminatörle deneme yapmadım henüz, onu da mutlaka test edeceğim, elimde malzeme yok.

Sadece şunu netleştirmek istedim:
Dots moduna geçtiğimde basamak yapısının karakteri değişiyor ama tamamen kaybolmuyor.
Bu da beni ne kadarı yansıma / hat empedansı, ne kadarı skobun bant genişliği + sin(x)/x interpolasyonu tarafında acaba diye düşündürdü.

50 ohm sonlandırıcı alıp aynı testi tekrarlayıp farkı paylaşırım.
Eğer düzelme ciddi olursa olayın büyük kısmı empedans kaynaklı demektir.
Aksi halde skobun analog limitleri ve örnekleme/interpolasyon etkisi daha baskın diye düşüneceğim galiba.

 

[Mikro Step]

sin(x)/x interpolasyon tipini secme yada kapama ozelligi varmi, varsa denedin mi?

 

[Mikro Step]

Cihazinda Instrument Settings menüsünde No Interpolation, Auto ve On diye 3 secenegin varmis.

 

[deleted]

Haklısın,
İlk iş empedans uyumsuzluğunu ortadan kaldırmak gerektiğinin farkındayım. 50 ohm terminatörle deneme yapmadım henüz, onu da mutlaka test edeceğim, elimde malzeme yok.

Sadece şunu netleştirmek istedim:
Dots moduna geçtiğimde basamak yapısının karakteri değişiyor ama tamamen kaybolmuyor.
Bu da beni ne kadarı yansıma / hat empedansı, ne kadarı skobun bant genişliği + sin(x)/x interpolasyonu tarafında acaba diye düşündürdü.

50 ohm sonlandırıcı alıp aynı testi tekrarlayıp farkı paylaşırım.
Eğer düzelme ciddi olursa olayın büyük kısmı empedans kaynaklı demektir.
Aksi halde skobun analog limitleri ve örnekleme/interpolasyon etkisi daha baskın diye düşüneceğim galiba.

Dots modu noktalardan eğri oluşturma modu mu?
Nokta sayısı artarsa eğri düzgün çıkar.
Seyrek olursa eğri bozulur.
Nokta sayısıda saniyede örnek alma hızına bağlı olur.
Tüplü osiloskoplar yükselen kenar ile inen kenarı göstermiyor mesela.

 

[TA3UIS]

Vektör modunda çizgiler arasındaki interpolasyon yüzünden salınım daha abartılı ve sürekli bir dalga gibi görünüyor.

Dots modunda ise noktaların o salınım rotasını takip ettiğini ama aradaki o uydurma çizgiler kalkınca olayın aslında bir empedans yansıması olduğu daha net seçiliyor.

 

[deleted]

Vektör modunda çizgiler arasındaki interpolasyon yüzünden salınım daha abartılı ve sürekli bir dalga gibi görünüyor.

Dots modunda ise noktaların o salınım rotasını takip ettiğini ama aradaki o uydurma çizgiler kalkınca olayın aslında bir empedans yansıması olduğu daha net seçiliyor.

Dot sayısını artırma seçeneği var mı?
Empedans ile alakası yok.
Saniyede örnek alma hızı ile alakalı.
Ekranın sağ üstünde Sa 1GSa/s yazıyor.
Onu düşürsene bakalım noktaların aralıkları değişecek mi?

 

[TA3UIS]

sin(x)/x interpolasyon tipini secme yada kapama ozelligi varmi, varsa denedin mi?

Cihazinda Instrument Settings menüsünde No Interpolation, Auto ve On diye 3 secenegin varmis.

Ayar kısmını gördüm ama açıkçası çok kurcalamadım.
Interpolasyon altındaki seçenekleri ilk fırsatta deneyeceğim.

Eğer kapatınca basamaklanma belirgin şekilde değişirse, demek ki gördüğüm leyin bir kısmı dijital işleme kaynaklı.

Ama hala şu an hala emin değilim, iki ihtimal arasında gibiyim:

50 ohm 1 Mohm empedans uyumsuzluğu / yansıma
Skobun ADC + interpolasyon + 100 MHz bant sınırı etkisi
Bir de 50 ohm terminatörle bakıp fark olur mu onu da görmek istiyorum.

 

[TA3UIS]

Dot sayısını artırma seçeneği var mı?
Empedans ile alakası yok.
Saniyede örnek alma hızı ile alakalı.
Ekranın sağ üstünde Sa 1GSa/s yazıyor.
Onu düşürsene bakalım noktaların aralıkları değişecek mi?

Dot sayısını ayrı bir ayar olarak görmedim ama dediğim gibi örnekleme hızıyla direkt bağlantılı olduğunu biliyorum.
Testi yaparken 1GSa/s civarında çalışıyordu.

Onu bilerek düşürüp tekrar bakayım, nokta aralıkları ve o basamaklanmanın karakteri nasıl değişecek görmek iyi olur.
Sadece örnekleme kaynaklıysa hız düşünce görüntünün daha köşeli hale gelmesi gerekir.

Empedansla alakasız olduğuna emin misin?
50ohm terminatörle de bir deneme yapmayı planlıyorum, ikisini karşılaştırınca tablo daha net çıkar diye düşünüyorum.

 

[TA3UIS]

Benim cihazda doğrudan bir Sa butonu ayarı göremedim.
Diğer yöntemle yani bir kaç kanalı açınca Sa hızı 500MSa/s seviyesine düşmüş oldu.
Hafıza derinliğini Mem depth manuel olarak zorladım, 7k altına bu zaman tabanında cihaz izin vermiyor.

Gözlemim şu yönde:
Sa hızı düşünce noktaların (Dots), arası bariz bir şekilde açıldı ve Sin(x)/x interpolasyonu o araları doldururken görüntüyü daha yapay ve köşeli hale getirdi sanki.

Ancal asıl can alıcı nokta şu:
Örnekleme hızı yarıya düşmesine rağmen, o basamaklanma yapısının formu ve yeri hiç değişmedi.

Sadece biraz daha az noktayla daha biraz daha kaba biraz daha kaba bir şekilde temsil ediliyor.


Bu durum aslında sorunun dijital değil, fiziksel yansıma kaynaklı olduğunu sanırım netleştirir.
Sadece örnekleme hatası olsaydı Sa hızı değiştiğinde o basamakların karakterinin de değişmesini beklerdim. Ama basamaklar orada sabit.

Dediğiniz gibi ilk düğme empedans uyuşmazlığı 50 ohm - 1M ohm, 50 ohm bir sonlandırıcı ayarlayıp yansımayı sönümlediğinde o basamakların ne kadarının gideceğini çok merak ediyorum.


Bir de o zaman Sin(x)/x ne tepki verecek bakmak lazım.
Sa hızını düşürünce noktalar arasındaki o matematiksel tahmin sürecini çıplak gözle görmek çok iyi oldu.

 

[TA3UIS]

sin(x)/x interpolasyon tipini secme yada kapama ozelligi varmi, varsa denedin mi?

Cihazinda Instrument Settings menüsünde No Interpolation, Auto ve On diye 3 secenegin varmis.

Acquire menüsü altında sadece Sin(x)/x ve Linear X seçenekleri var benim skopta.

Tüm kanalları açıp örnekleme hızını 500MSa/s'ye düşürerek denedim ama Dots modunda zaten bir fark olmuyor, ham veri olduğu için değişmiyor herhalde.

Vectors modunda da Sin(x)/x ile Linear X (X) arasındaki fark yok denecek kadar azdı. 500MSa/s hızda bile noktalar hala yeterince yakın diziliyor sanırım.

Sonuçta interpolasyon tipini değiştirirsem de o basamaklı yapı hep aynı kalıyor.
Bence bu iş kesin fiziksel yansıma kaynaklı, bir tane 50 ohm sonlandırıcı bulup denemem şart oldu.

 

[ozkarah]

Birkaç sebebi var:

1- Kullandığınız sinyal jeneratörünün yükselme ve düşme süreleri (SDG2042x için 8.4 ns). Yani sinyalin kendisi zaten bir yamuk şeklinde.

2- Osiloskopun bant genişliği. Sinyalin 10 MHz olduğuna aldanmayın. Bu sinyalin periyodunu ifade ediyor. Bir kare dalga farklı frekanslarda bir çok sinüs dalgasından oluşur. 10 MHz olan baz frekans. Ancak harmonikler olmadan kare dalga şekli oluşamaz. Bu harmonikler e kadar yüksek frekansa ulaşırsa kare o kadar keskin olur. Osiloskopun bant genişliği yüksek frekanslı harmonikleri geçirmediğinden çok hızlı yükselen ve düşen bir kare dalganız olsa bile yüksek frekanslı harmonikler geçemeyeyecğinden sinyalil yükselen ve düşen kenarları eğilir.

Fourier Series

Sine and cosine waves can make other functions! Here two different sine waves add together to make a new wave: Try sin(x)+sin(2x) at the...

www.mathsisfun.com

3- Empedans uyumsuzluğu: Bu da bir sebep olabilir. Ancak, burada gözlediğiniz eğilmeden daha çok sinyalde form bozukluğu olarak ortaya çıkar.


4- Kapasitif yükleme: Kablo, prob, osiloskop girişi gibi kanallardaki kapasitans, kaynağı kapasitif yükleyerek, dalga şeklini değiştirebilir.

 

[TA3UIS]

Birkaç sebebi var:

1- Kullandığınız sinyal jeneratörünün yükselme ve düşme süreleri (SDG2042x için 8.4 ns). Yani sinyalin kendisi zaten bir yamuk şeklinde.

2- Osiloskopun bant genişliği. Sinyalin 10 MHz olduğuna aldanmayın. Bu sinyalin periyodunu ifade ediyor. Bir kare dalga farklı frekanslarda bir çok sinüs dalgasından oluşur. 10 MHz olan baz frekans. Ancak harmonikler olmadan kare dalga şekli oluşamaz. Bu harmonikler e kadar yüksek frekansa ulaşırsa kare o kadar keskin olur. Osiloskopun bant genişliği yüksek frekanslı harmonikleri geçirmediğinden çok hızlı yükselen ve düşen bir kare dalganız olsa bile yüksek frekanslı harmonikler geçemeyeyecğinden sinyalil yükselen ve düşen kenarları eğilir.

Fourier Series

Sine and cosine waves can make other functions! Here two different sine waves add together to make a new wave: Try sin(x)+sin(2x) at the...

www.mathsisfun.com

3- Empedans uyumsuzluğu: Bu da bir sebep olabilir. Ancak, burada gözlediğiniz eğilmeden daha çok sinyalde form bozukluğu olarak ortaya çıkar.


4- Kapasitif yükleme: Kablo, prob, osiloskop girişi gibi kanallardaki kapasitans, kaynağı kapasitif yükleyerek, dalga şeklini değiştirebilir.

Jeneratörüm SDG2042X 8.4ns olan rise time limitini belirtmeniz üzerine cihazı biraz daha kurcaladım.

Şöyle bir şey farkettim, jeneratörün square kare dalga menüsünde yükselme süresine müdahale edilemiyor ama Pulse waveworm menüsünde Rise edge ve Fall Edge ayarları var.

Sizin bahsettiğiniz o 8.4ns limitinin etkisini görmek için parametreleri biraz değiştirdim.

Frekansı 1MHz, pulse witdh değerini de 500ns yaptım ve manuel olarak Rise edge ve Rise fall süresini 100ns ye çıkardım.

Osiloskopta 10ns-20ns div süresine baktığımda o meşhur merdiven basamakları ve ringing tamamen kayboldu.

Kenarı 100ns ye çekip sinyali yavaşlatınca harmonikler azaldı ve iletim hattındaki o empedans uyuşmazlığı yansıma artık tetiklenmez hale geldi.

Basamaklar ve çınlamalar sadece o 8.4ns gibi hızlı geçişlerde ortaya çıkıyor.

Özetle: 100MHz bir skopta 10MHz kare dalgayı 8.4ns hızıyla, 50 Ohm sonlandırıcı olmadan tertemiz görmeyi beklemek biraz hata oldu sanırım.

50 Ohm sonlandırıcı almak şart oldu.

Fourier serisinden jeneratör limitlerine kadar detaylar için teşekkürler, taşlar yerine oturuyor yavaş yavaş.