Moja konfrontacja z szybkimi sygnałami cyfrowymi

Cykl ten opowiada o moich badaniach szybkich sygnałów cyfrowych przy pomocy płytki testowej, która została zaprojektowana w świadomy sposób, zgodnie z zasadami HIGH-SPEED. Wyciągnięte wnioski praktyczne, podparte teorią, pomogą mi prawidłowo zbudować komputer TTL.

W poprzedniej części w przystępny sposób scharakteryzowałem pojęcie linii długiej. Empirycznie udowodniłem również, że ścieżki prowadzone pod kątem 90° nie wpływają realnie na sygnały o zboczach trwających pojedyncze nanosekundy. Ponadto omówiłem najważniejsze kwestie dotyczące wykonywania pomiarów za pomocą sond oscyloskopowych.

W tym wykładzie przedstawię i omówię towarzyszące zjawiska, dotyczące przesyłanych sygnałów po liniach mikropaskowych o różnej długości. Linie te będą napędzać różne rodzaje szybkich driverów, jak również szybkie funktory logiczne. W tych testach będę stosować domyślną terminację szeregową, lecz zaprezentuję też kształty impulsów przy jej braku.

Pragnę na początku przypomnieć, że oscylogramy przedstawione w tym odcinku wykonane są za pomocą bardzo prostej sondy rezystancyjnej, o tłumieniu 21:1 (chyba, że napisano inaczej), ogólnikowo omówionej w poprzednim odcinku. W związku z tym wszystkie wartości napięć na działkę należy pomnożyć dla ułatwienia przez dwa. Na rysunku 1  przedstawiona jest impedancja tej sondy w dziedzinie częstotliwości. Pomiar został wykonany przyrządem NanoVNA, uprzednio poddanym pięciostopniowej kalibracji. W związku z czym, pomiar został przeprowadzony za pomocą sieci dwuportowej.

Z wykresu można wywnioskować, że impedancja sondy w paśmie użytkowym mojego oscyloskopu (100 MHz), jak również sporo dalej, jest bardzo wysoka, co jest korzystne, bo nie obciąża znacząco badanego układu, ale to nie jest jedyny jej walor. Chcę również zaznaczyć, że sondę tę wykonałem bardzo niestarannie i nie przywiązywałem wagi do szczegółów, których jestem jak najbardziej świadomy. Decyzja o wykonaniu tej sondy w ten sposób była podyktowana tylko i wyłącznie tym, że mam do dyspozycji oscyloskop o przeciętnych parametrach, jak na dzisiejsze czasy, i nie byłbym i tak w stanie uchwycić żadnych detali, które być może występują daleko poza pasmem użytkowym mojego oscyloskopu. Podsumowując, dzięki zastosowaniu tego typu sondy jestem w stanie wykonywać pomiary, które są bardziej rzetelne i rzeczywiste, niż byłoby to w przypadku zwykłej sondy pasywnej, nawet ze zredukowaną pasożytniczą indukcyjnością.

Rysunek 2, 3 oraz 4 przedstawiają topologię połączeń płytki PCB na warstwie TOP. Białe litery w kwadratowych ramkach od [A] do [P] są znacznikami, gdzie wykonywany był pomiar parametrów.

W poniższych podtytułach znaczniki te będą się pojawiać przy opisach oscylogramów. Warto zwrócić na nie uwagę i przeanalizować towarzyszącą im drogę sygnału, aby mieć lepszą orientację w ogólnej analizie.
(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w styczniowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 1/2026). Pełną wersję czasopisma znajdziesz pod tym linkiem. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 1/2026 znajduje się tutaj.

Rafał Wiśniewski
rafi8112@interia.pl

Uwaga! Wskazówki, jak nabyć pełne wersje dowolnych numerów ZE znajdują się na stronie:
https://piotr-gorecki.pl/n11.