秋月ファンクラブ掲示板

Re^59: LM7171を使ってパルスオンタイム最小のパルス発生器

このパルスを使って再度TDRを試しています。

手元にある一般電気器具用のパラレル2線コードをいくつかTDR測定したら、伝送速度の遅延率が大体0.67から0.68でした。

同じコードで長さ２９６ｃｍのものをこの74HC02ユニットのパルス出力端子に接続して測ったら、画像のようにPeak-Peak時間が29.6nsでした。

往復時間なので、これを1/2にして、1nsあたりの光速30cmを乗じたら、
444cmなので、これに遅延率0.67を乗じると、
297cmでした。

1センチ違いなので、まずまずかなぁ、と一応満足しています。
測定対象の材質によって遅延率が異なるので、ちょっとめんどうですが。

Re^58: LM7171を使ってパルスオンタイム最小のパルス発生器

inara1さん、お世話になります。

お蔭様で、inara1さんが作ってくれて2月25日に投稿してくださったパルス、
http://mpga.jp/akizuki-fan/index.php?mode=image&file=4691.jpg
のようなのが出来るようになりました（画像上段）。

７４HC02のスペックデータでVcc７Vまでいけそうなので、６V入力まで試しました（画像下段）。
画像中段は入力信号の電圧幅です。

プローブはHP54002Aで、本体に差し込むポッドで５０Ω、このポッドに接続するプローブが４５０Ωのセットです。Attenuationは10;1の設定です。

Re^57: LM7171を使ってパルスオンタイム最小のパルス発生器

inara1さん、お世話になります。

> > 100MHzの帯域で立上り/立下り時間が3.5nsというのは、サンプリング間隔でなく、帯域幅から出てくる数値です（計算方法を添付しました）。
↑
この計算式にあるexp(x)のことを自習していました。
Napier's Constantで「（1-1/n)^n」でnを無限大にすると「2.718,,,」ですね。ずーっと前に学びました。

1-exp(-t/CR)は、RとCで組み合わされるフィルターのC両端電圧変化を表す、と出ていました。

試しに、exp(-t/CR)でtの値を小さいものから大きいのまで、５種類置き換えて、1-exp(-t/CR)を計算してみました。

tが0のとき、1-exp(-t/CR)=1-1=0

tがCRの1/1000のとき、1-exp(-t/CR)≒1-0.9990≒0.001

tがCRの1/100のとき、1-exp(-t/CR)≒1-0.990≒0.01

tがCRと同じとき、1-exp(-t/CR)≒0.63

tがCRの100倍のとき、1-exp(-t/CR)≒1

tのスタートでは抵抗だけで電圧がきまり、時間が経過してCが充電されると電圧が１になるのがわかりました。

この式から導かれて
t2-t1 = 0.3497 / Fc
になり、
それで帯域が100MHzのオシロの場合は通過出来る最小の変化時間が3.5nsになる、という訳なのですね。
便利な式だと思いました。

ご教示ありがとうございました。

Re^56: LM7171を使ってパルスオンタイム最小のパルス発生器

inara1さん、ご丁寧にありがとうございます。

> 100MHzの帯域で立上り/立下り時間が3.5nsというのは、サンプリング間隔でなく、帯域幅から出てくる数値です（計算方法を添付しました）。
↑
計算式のほうが少しむずかしいので、自習をもう少し進めてから、また質問させてください。

> サンプルレートは水平レンジによって変わり、TDS2012Cでは500ns/divのとき500MS/sec（サンプル間隔2ns）になります。
↑
こういう操作をはじめてしました。
なるほど！！
私のはTDS684Bで、画面の中にレンジを変更するごとにsampling rateが出ていました。
画像左、上から2つ目のように、100ns/divで500MS/sでした。
（追伸）と言うことは、100ns/divの中に50個のドットがある、ということですね。実際に数えたら50個ありました。

>---高級機の中には、描画を速くするために、間引きサンプリングする「高速サンプルモード」という機能があります。そのモードになっているとサンプルレートが小さくなります。その他に高級機の場合は、設定によってサンプルレートを変えられる機能があるので、それが低く設定されていないか確認して下さい。
↑
どうやら高級機ではなかったようです。
画像左、一番下、200ps/divで5GS/sでした。←(単位のミスタイプ訂正しました。)
（追伸）5GS/sということは、200psに一つドットがある、と言うことになります。でもこの画像（左、一番下）は200ps/divで5GS/sのはずなのに、一つのdivの中に2.5段の段差が見えます。
これはどういうことなんでしょうか？

画像の右、中段は、HPの54001A機です。
50ns/divのレンジで、ドットの時間間隔を読みました。
100nsにドットが４つで、ドットの時間間隔が25nsですから、sampling rateは40MHzでした。
この機種はこんなに遅いsampling rateなのに、海外サイトでビンテージオシロスコープをみると、これを「サンプリングオシロスコープ」と言っている人が居ました。
昔はこんなもので仕事が出来たのでしょうか？

追伸：いま古いHPのカタログを海外サイトに見つけました。このカタログには、この機種のsampling rateが表示されていません。
「Random Repetitive Samplingという技術で1GHzの帯域を実現できた」と書いてあります。
ドットの間隔が広いけれど、繰り返してランダムにドットを作ることで線を描こう、という訳なんでしょうね。

（追伸）日本語サイトに出ていました。
https://www.techeyesonline.com/measuring-device/detail/HINCD-00261-54100D/
↓
HP 54100A / Dは、完全にプログラム可能な1GHzのデジタル化オシロスコープで、9mchのディスプレイを備えています。自動測定、デジタルストレージ、プリトリガ表示、設定可能な入力、複雑なデジタル波形のトリガが可能です。
【周波数】1GHz(54001A,54002A),300MHz(54003A)
【ch数】4
【最高サンプリング】40MSa/s
【54001A】1GHzアクティブプローブポッド
【54002A】1GHz入力ポッド
【54003A】300MHzプローブポッド
【I/F】HP-IB

Re^55: LM7171を使ってパルスオンタイム最小のパルス発生器

chy_farmさん

こちらで観測した短パルスの波形
http://mpga.jp/akizuki-fan/index.php?mode=image&file=4691.jpg
はTektronixのTDS2012Cで観測したものです。TDS2012Cの帯域は100MHzですが、その波形のように、水平レンジを5ns/divとしたときのサンプルレートは 2GS/sec（サンプル間隔0.5ns）です。

サンプルレートは水平レンジによって変わり、TDS2012Cでは500ns/divのとき500MS/sec（サンプル間隔2ns）になります。しかし、幅10nsのパルスを500ns/divで観測すると幅がほとんど見えないので、普通はこのようなレンジでは観測しません。立上り/立下り時間が見えるくらいに水平軸を拡大するのが普通なので、サンプリング間隔が問題になることはありません。

100MHzの帯域で立上り/立下り時間が3.5nsというのは、サンプリング間隔でなく、帯域幅から出てくる数値です（計算方法を添付しました）。

chy_farmさんがお使いのオシロスコープのサンプルレートを調べてみてください。TDS2012Cのような低級機のサンプルレートは決まっていますが、高級機の中には、描画を速くするために、間引きサンプリングする「高速サンプルモード」という機能があります。そのモードになっているとサンプルレートが小さくなります。その他に高級機の場合は、設定によってサンプルレートを変えられる機能があるので、それが低く設定されていないか確認して下さい。

実際のサンプルレートを調べる手っ取り早い方法は、取り込んだ波形をcsv形式などで保存して、Excelでデータを開いて、どういう時間間隔になっているか見るという方法です。

Re^54: LM7171を使ってパルスオンタイム最小のパルス発生器

inara1さん、お世話になります。

いまさらなのですが、オシロスコープの使い方についてご教示お願いします。下記に２つinara1さんからのアドバイスを引用しました。
この２つについて、とくに2つ目についてはしばらく考えていました。

1つ目は(2019/02/26 Tue 09:04)にいただいき、2つ目は(2019/04/07 Sun 13:17)に頂きました。それぞれの内容を次のように理解しました。
誤りがあればご教示よろしくお願いします。

＞(2019/02/26 Tue 09:04)
＞波形を観測したオシロスコープの帯域は100MHzなので、理想的な矩形波（立上り/立下り時間=0）を観測しても立上り/立下り時間は3.5nsくらいになります。＞したがって実際の波形の立上り/立下り時間はもっと小さいかもしれません。
↓
↓（私の理解）
inara1さんのオシロスコープは帯域が100MHzで、サンプリング周波数がおよそ300MHzだから、およそ3.3ns毎に一回のサンプリングをする。だから、3.3nsの時間間隔の間にもっと速い実際の変化があったとしても、3.3nsより狭い時間間隔では表示できない。よって、理想的な矩形波（立上り/立下り時間=0）を観測しても立上り/立下り時間は3.5nsくらいになる。
（ここまで私の理解）

＞(2019/04/07 Sun 13:17)
＞＞立ち上がりが2.2nsくらい
＞実際の立ち上がりがもっと速いとすれば、オシロ＋プローブの帯域幅は
100MHz*(3.5ns/2.2ns)=159MHz
になりますがそんなもんなのでしょうか。
↓
↓（私の理解）
100102の実際の波形の立上り/立下り時間が、スペック通りにもっと小さいとすれば、
私がHPのオシロスコープとアクティブプローブで観察した100102の立ち上がり速度が2.2nsだったということは、
100MHzのオシロスコープが3.5nsの限界値であるのと対比して比較すると、
このHPのオシロスコープとアクティブプローブの帯域は159MHz程度になる。
(計算)100MHz*(3.5ns/2.2ns)=159MHz
一方、このHPのオシロスコープとアクティブプローブが、スペック通りに700MHzの帯域であるならば、観察した2.2nsの立上り/立下り時間はスペックと異なっていて、遅すぎる。この100102の立上り/立下り時間は本当にこんなに遅いのだろうか？（どこかに誤りがあるのではないだろうか？）
（ここまで私の理解）

よろしくお願いします。

Re^53: LM7171を使ってパルスオンタイム最小のパルス発生器

inara1さん、お世話になります。

HPのオシロ、54100Aのマニュアルからプローブの部分を引用しました。
字が細かいので大きいサイズで投稿します。

手元に
54001A,10KΩのアクティブプローブ
54002A,50Ωのプローブ
54003A、10MΩのプローブ
の3種類あります。

そのうちの54001Aアクティブプローブ（赤印）を使用しました。
上の欄には「DC to１GHｚ」とありますが、下欄では「700MHz」になっています。
これら三種類全てに、容量を補正するネジがありません。

上記のうち、54003Aも10:1で使用してみましたが、グランドをスプリングピンに換えても少しはリンギングが出るので、この立ち上がり測定には使用をやめています。

その点、54001Aのアクティブプローブを使用すると、リンギングが小さくなって目立たないので、こっちを使っています。

でも、どこか使用方法が間違っているのでしょうか？

Re^51: LM7171を使ってパルスオンタイム最小のパルス発生器

inara1さん、こんばんは。

しばらく仕事で実験できませんでしたが、今晩やっと時間が取れました。
IwatsuとHPのオシロで観てみました。

左のアナログ波形は入力波形です。
右が出力波形です。Offsetしてあります。
電源を-4.5vと、-2.0vのときは立ち上がりが2.2nsくらい、
-4.5vと、-1.8vのときに、これくらいの立ち上がりでした。

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