Warum kann ich bei einem Oszilloskop kein Prellen eines Schalters sehen?

Ich versuche, das Prellen eines einfachen Schalters auf einem Oszilloskop zu sehen.

Ich habe einen einfachen Schaltkreis vorbereitet (Strom → Schalter → Widerstand → Masse). Das Problem ist, dass es als perfektes Quadrat / Rechteck auf dem Zielfernrohr angezeigt wird. Ich habe ein Foto des Oszilloskops und der Schaltung angehängt.

Warum kann ich das Abprallen des Schalters am Zielfernrohr nicht feststellen? Ich denke nicht, dass dies ein nicht springender Schalter ist.

Hier ist ein Foto mit einer vergrößerten Zeitskala (50 µs / div). Wie Sie sehen, steigt sie innerhalb von 150 µs von 0 V auf 9 V und bleibt dort. Ich habe ein paar verschiedene Schalter ausprobiert. Der Widerstand im Bild beträgt 220 Ohm, 0,5 Watt.

Hier ist ein Test, den ich mit meinem 200-MHz-Tek-Oszilloskop durchgeführt habe. Sie sollten in der Lage sein, ähnliche Ergebnisse mit dem Rigol zu erzielen. Dies ist ein älteres Oszilloskop mit einer bescheidenen Aufnahmefrequenz von 2 Gs / s.

Meine Schaltung ist nur eine Standard-10: 1-Sonde, die über einen 6-mm-Tastschalter mit einem 1-K-Pullup auf +5 V-Versorgung angeschlossen ist.

Nicht alle Aufnahmen waren so chaotisch, einige sahen ziemlich gut aus. Harter Druck schien zu mehr Unordnung zu führen. Trotz Überbrückung des Netzteils klingelt es ein wenig - die abfallende Flanke aufgrund des Schließens der Schaltkontakte ist sehr schnell.

Wenn ich den Sweep zu langsam einstelle (und dann erweitere), erhalte ich nur eine Interpolation zwischen den Samples, was irreführend sein könnte. Es gibt dort keine Informationen, so dass das Zielfernrohr sie vortäuscht.

Bei der Erfassung handelte es sich um ein einzelnes Ereignis, das durch eine fallende Flanke am aktiven Kanal ausgelöst wurde und relativ nahe am 5-V-Pegel liegt (der gelbe Pfeil rechts zeigt den Triggerpegel von 3,68 V an). Die Mitte des Bildschirms befindet sich bei -96 ns (verschoben, um ein wenig mehr Pre-Trigger-Daten anzuzeigen, da der größte Teil der Aktion Pre-Trigger ist).

Das Oszilloskop merkt sich nur genügend Punkte, um die Kurve mit der ursprünglichen Auflösung anzuzeigen . Wenn Sie eine Spur erfassen und dann vergrößern, werden die Punkte "ausgebreitet" und dann mit geraden Liniensegmenten verbunden. Dies kann den Anschein erwecken, als ob Hochgeschwindigkeitsfunktionen nicht vorhanden wären.

Beginnen Sie mit Ihrem aufgenommenen Signal, um zu finden, wonach Sie suchen. Vergrößern Sie dann die ansteigende Flanke, indem Sie die Zeitbasis anpassen. Wenn Sie sich nähern, sehen Sie die ansteigende Flanke des Signals.

Wenn Sie dies tun, verlieren Sie die Auflösung Ihres aufgenommenen Signals. Um die Details zu ergänzen, können Sie mithilfe des Auslösemechanismus des Oszilloskops neue Samples dieser ansteigenden Flanke erfassen.

Sobald Sie die ansteigende Flanke sehen, erfassen Sie ein neues Sample . Jegliches Hüpfen / Überschwingen / Geräusch sollte sich bemerkbar machen.

Dies ist ein Problem bei der Einrichtung des Bereichs und bei Missverständnissen bei der Interpretation von Bereichserfassungen. Sie müssen die ansteigende Flanke eines einzelnen Impulses mit einer relativ geringen Auflösung mit einem einzelnen Trigger erfassen. Die gute Nachricht ist, dass genau dafür Oszilloskope entwickelt wurden

Das generische Verfahren ist:

1. Stellen Sie den Trigger auf Flanke (nach oben) und den Triggerpegel auf ungefähr die Hälfte Ihrer Tastenspannung
2. (Optional) Bewegen Sie den (horizontalen) Versatz des Auslösers zur linken Bildschirmhälfte, um den Teil der Erfassung nach dem Auslöser zu maximieren
3. Schalten Sie den Trigger auf "Normal" und "Einzelmodus", um den Trigger für eine einzelne Aufnahme zu aktivieren
4. Drücken Sie Ihre Taste
5. Wenn Sie den Dauertrigger verwenden, erhalten Sie bei jedem Tastendruck eine neue Aufnahme
6. Wenn Sie den normalen Modus nicht verwenden, können Sie das erfasste Signal aufgrund einer Vorschauaktualisierung verlieren (normalerweise ausgelöst bei 60 Hz, um einen simulierten "Livesignal" -Modus zu erhalten). Im Modus "Einfach-Normal" wird der Bereich nach der Erfassung eingefroren

Die meisten digitalen Erfassungsbereiche zeichnen zu jeder Zeitbasis eine feste Anzahl von Punkten auf, sodass die Abtastrate durch eine Kombination aus Zeitbasis und Erfassungstiefe (die konfiguriert werden kann) bestimmt und durch die maximale Abtastrate begrenzt wird. Auf meinem Tektronix-Oszilloskop zeigt das Oszilloskop sowohl die Zeit pro Div als auch die effektive Abtastrate an.

Was angezeigt wird, kann je nach Modus auch "gefenstert" sein, sodass möglicherweise nicht immer klar ist, wie hoch Ihre Abtastrate tatsächlich ist. Zum Beispiel wären 100.000 Punkte in einer 1-Sekunden-Zeitbasis mit 10 Teilungen auf dem Bildschirm 10 kS / s. 100k Punkte in einer 10 µs Zeitbasis mit 10 Teilungen auf dem Bildschirm wären 1 GS / Sek. In der Regel liegt dies in der Nähe des Grenzwerts für gängige digitale Bereiche. Daher werden Zeitbasen unter 10 µs häufig mit 10 µs "hineingezoomt" (z. B. 100.000 Punkte in 10 Divisionen mit 10 µs). Auf dem Bildschirm wird jedoch eine Division mit 1 µs Zeitbasis angezeigt ).

Beachten Sie auch, dass die analoge Bandbreite (z. B. "100 MHz") nicht direkt mit der digitalen Abtastrate zusammenhängt.

Eine zusätzliche Besonderheit ist, dass das Triggern nicht auf dem (digital) abgetasteten Signal erfolgt, sondern direkt auf dem Eingang über ein spezielles Triggersystem. Dies bedeutet, dass Sie (manchmal) einen Impuls auslösen können, der zu kurz ist, um im digitalen Signal aufgelöst zu werden. Oder Sie können eine Trigger-Verzögerung hinzufügen, die viel länger als die Sample-Tiefe ist (z. B. die Aufnahme mit einer Auflösung von 10 µs, jedoch 1 Sekunde nach dem Trigger anzeigen). Dies ist auch der Grund, warum es häufig einen "Aux" - oder "External Trigger" -Port gibt, der zum Triggern verwendet werden kann, aber niemals angezeigt oder erfasst wird.

Das Oszilloskop tastet effektiv kontinuierlich in einen Ringpuffer ab, und der Auslöser kommt und weist die Abtastsysteme an, den Puffer zu speichern. Dies ist eine große Datenmenge, daher ist einige Zeit erforderlich, um die Daten zu speichern und das Beispielsystem wiederherzustellen. Die Elektronik und der geeignete Speicher für die kontinuierliche Verarbeitung eines Gigabit-Streams sind sehr teuer, sodass Bereiche so konzipiert sind, dass sie durch Triggerschemata eine begrenzte Speichertiefe und digitale Bandbreite nutzen.

Angenommen, der Pulldown-Widerstand ist ein vernünftiger Wert (1k - 10k). Als nächstes würde ich prüfen, ob auf diesem Kanal ein Filter aktiv ist. Ich würde nicht nach einer Signalmittelung suchen - dies ist ein Einzelereignis-Ereignis und die Kurve zeigt dieses Einzelereignis. Es ist jedoch durchaus möglich, dass im Oszilloskop ein Tiefpassfilter mit sehr niedriger Frequenz eingeschaltet ist.

Eine andere Möglichkeit, um herauszufinden, ob es sich um ein Oszilloskopproblem handelt, besteht darin, einfach ein Paar Drähte in die Busse für die Schaltkontakte zu stecken. Bürsten Sie dann die beiden Schalterdrähte zusammen und sehen Sie sich das Rauschen (oder dessen Fehlen) an. Lärm bedeutet, dass der Umfang wahrscheinlich in Ordnung ist. Eine glatte Rampe zeigt an, dass das Oszilloskop nicht die gesamte Bandbreite des Eingangssignals anzeigt.

Abbildung 1. Die Kollegen von Photo-Forensics haben das herausgefunden.

Es gibt mehrere Faktoren:

• Sie haben einen schönen neuen, sauberen Schalter, der nur sehr wenig abprallt.
• Ihr Oszilloskop lädt die Schaltung und die 15 pF reichen aus, um zu helfen. Dies ist jedoch unwahrscheinlich, wenn ein Widerstand mit einem Wert im Bereich von Hunderten von Ohm vorliegt. (Die Farbwiedergabe Ihres Fotos ist schlecht.)
• Die Zeitbasis ist zu schnell - aber Ihre Kommentare besagen, dass Sie dies überprüft haben.

Ich würde mit der ersten und zweiten Option gehen.