¿Por qué no puedo ver el rebote de un interruptor en un osciloscopio?

Estoy tratando de ver el rebote de un simple interruptor en un osciloscopio.

He preparado un circuito de placa de prueba simple (alimentación → interruptor → resistencia → tierra). El problema es que se muestra como un cuadrado / rectángulo perfecto en el alcance. He adjuntado una foto de la pantalla de alcance y el circuito.

¿Por qué no puedo ver el rebote del interruptor en el osciloscopio? No creo que sea un interruptor sin rebote.

Aquí hay una foto que muestra una escala de tiempo ampliada (50 µs / div). Como puede ver, aumenta de 0 V a 9 V dentro de 150 µs y permanece allí. He intentado algunos interruptores diferentes. La resistencia en la imagen es de 220 ohmios, 0,5 vatios.

Aquí hay una prueba que hice con mi alcance Tek de 200MHz. Debería poder obtener resultados similares con el Rigol, este es un alcance más antiguo con una modesta frecuencia de captura de 2Gs / s.

Mi circuito es solo una sonda estándar 10: 1 conectada a través de un interruptor táctil de 6 mm con un pullup de 1K a + 5V de suministro.

No todas las capturas eran tan desordenadas, algunas tenían un aspecto bastante ideal. Empujarlo con fuerza parecía conducir a más desorden. Hay un poco de timbre a pesar de una derivación a través de la fuente de alimentación, ese borde descendente debido al cierre de los contactos del interruptor es muy rápido.

Si configuro el barrido demasiado lento (y luego lo expando) solo obtengo interpolación entre muestras, lo que puede ser engañoso. No hay información allí, por lo que el alcance lo falsifica.

La captura fue un evento único, desencadenado por un flanco descendente en el canal activo, establecido relativamente cerca del nivel de 5V (la flecha amarilla a la derecha indica el nivel de activación de 3.68V). El centro de la pantalla está en -96ns (movido para ver un poco más de los datos de preactivación ya que la mayor parte de la acción es de preactivación).

El osciloscopio solo recuerda suficientes puntos para mostrar la traza en la resolución original . Si captura una traza y luego hace zoom, "extiende" los puntos, luego los conecta con segmentos de línea recta. Esto puede hacer que parezca que las funciones de alta velocidad ni siquiera están allí.

Para encontrar lo que está buscando, comience con su señal capturada. Luego "acerque" a ese borde ascendente ajustando la base de tiempo. Cuando comience a acercarse, comenzará a ver la pendiente ascendente de la señal.

Al hacer esto, perderá resolución en su señal capturada. Para completar los detalles, puede capturar nuevas muestras de ese borde ascendente utilizando el mecanismo de activación del osciloscopio.

Una vez que pueda ver la pendiente ascendente, capture una nueva muestra . Cualquier rebote / sobreimpulso / ruido debe ser evidente.

Este es un problema con la configuración del alcance y la incomprensión de cómo interpretar las capturas del alcance. Debe capturar el borde ascendente de un solo pulso a una resolución razonablemente pequeña utilizando un solo disparador. La buena noticia es que esto es exactamente para lo que están diseñados los osciloscopios

El procedimiento genérico es:

1. Ajuste el gatillo en el borde (arriba) y el nivel del gatillo a aproximadamente la mitad de la escala del voltaje de su botón
2. (Opcional) Mueva el desplazamiento del disparador (horizontal) a la mano izquierda de la pantalla para maximizar la porción de captura después del disparo
3. Cambie el gatillo a "normal" y "modo único" para armar el gatillo para una sola captura
4. Presiona tu botón
5. Si usa un disparador continuo, obtendrá una nueva captura con cada pulsación de botón
6. Si no usa el modo normal, puede perder la señal capturada debido a la actualización de la vista previa (generalmente activada a 60 Hz para tener un modo simulado de "señal en vivo"), el modo "normal único" congela el alcance después de la captura

La mayoría de los ámbitos de captura digital registran un número fijo de puntos en toda la base de tiempo, por lo que la frecuencia de muestreo está determinada por una combinación de base de tiempo y profundidad de captura (que puede configurarse) y limitada por la frecuencia de muestreo máxima. En mi osciloscopio Tektronix, el osciloscopio muestra tanto el tiempo por div como la frecuencia de muestreo efectiva.

Lo que se muestra también puede "abrirse en una ventana" según el modo, por lo que no siempre queda claro cuál es su frecuencia de muestreo. Por ejemplo, 100K puntos en una base de tiempo de 1 segundo con 10 divisiones en pantalla serían 10 kS / seg. 100k puntos en una base de tiempo de 10 µs con 10 divisiones en pantalla serían 1 GS / seg. Por lo general, esto está cerca del límite de los ámbitos digitales comunes, por lo que las bases de tiempo por debajo de 10 µs a menudo se dividen en divisiones a 10 µs (por ejemplo, 100k puntos en 10 divisiones a 10 µs, pero muestran una división con una base de tiempo de 1 µs en la pantalla )

También tenga en cuenta que el ancho de banda analógico (por ejemplo, "100 MHz") no se relaciona directamente con la frecuencia de muestreo digital.

Una peculiaridad adicional, el disparo no se realiza en la señal muestreada (digital), sino directamente en la entrada a través de un sistema de disparo dedicado. Esto significa que puede disparar (a veces) en un pulso que es demasiado corto para resolverse en la señal digital. O puede agregar un retardo de activación mucho más largo que la profundidad de la muestra (por ejemplo, muestre la captura con una resolución de 10 µs, pero 1 segundo después del activador). Esta es también la razón por la cual a menudo hay un puerto "auxiliar" o "disparador externo" que se puede usar para disparar, pero que nunca se muestra o captura.

El osciloscopio está muestreando de manera continua y continua en un buffer de anillo y el disparador aparece y le dice a los sistemas de muestreo que almacenen el buffer. Esta es una gran cantidad de datos, por lo que requiere algo de tiempo almacenar los datos y rearmar el sistema de muestra. La electrónica y la memoria adecuada para procesar una transmisión de gigabits continuamente es muy costosa, por lo que los ámbitos están diseñados para utilizar la profundidad de almacenamiento limitada y el ancho de banda digital a través de esquemas de activación.

Suponiendo que la resistencia desplegable es un valor razonable (1k - 10k), lo siguiente que verificaría es ver si hay un filtro activo en ese canal. No estaría buscando el promedio de la señal: este es un evento de un solo evento y la traza muestra ese evento único. Pero es completamente posible que haya un filtro de paso bajo de muy baja frecuencia que esté activado en el alcance.

Otra forma de averiguar si se trata de un problema de alcance es simplemente enchufar un par de cables en los buses para los contactos del interruptor. Luego cepille los dos cables del interruptor y observe el ruido (o la falta del mismo). El ruido significa que el alcance probablemente esté bien. La rampa suave dice que el alcance no muestra el ancho de banda completo de la señal de entrada.

Figura 1. Los chicos de foto forense encontraron esto.

Hay varios factores:

• Tiene un nuevo interruptor limpio que rebota muy poco.
• Su alcance está cargando el circuito y los 15 pF son suficientes para ayudar. Sin embargo, esto es poco probable, con lo que parece ser una resistencia con un valor de cientos de ohmios. (La reproducción del color de su foto es pobre).
• La base de tiempo es demasiado rápida, pero sus comentarios dicen que ha verificado esto.

Yo iría con la primera y segunda opción.