Pico示波器的直流偏置功用十倍进步丈量的活络度

发布时间:2020-02-25 14:22:27     浏览:2264

直流偏置也叫模仿偏置,它是Pico示波器中一项重要的功用。假如用的好,它能让你的示波器发挥最优测验功用,在丈量小信号时候取得最佳的笔直分辨率,物尽其用。

Pico示波器5000系列16位分辨率

直流偏置的作业原理是在输入信号上叠加以一个直流电压,假如信号本来超过了示波器的模数转化(ADC)量程,这个偏置可以把信号调整回来适应ADC的输入规模。

典型运用:LVDS信号

注:本测验中运用的示波器型号是Pico 6404B,4通道500MHz示波器, 8bit分辨率,运用被测信号是自行模仿产生的LVDS信号。

不运用直流偏置会怎么样?

接下来的一张图显现了一个仿真的LVDS信号 (差分信号的一半),咱们挑选了±2V的量程,这是能完好采集整个信号的最小量程了(最大可能的活络度)。纵然示波器有8bit的分辨率,相当于256个电压差级,信号只占到整个量程的很小一部分,精确地说是4V中的350mV, 或许22个电压差级。 这说明咱们只用了 log22/log2 ≈ 4.5bit 的ADC分辨率,还有3.5bit彻底浪费了。

这时候把信号放大,就能很明显地看到低分辨率的后果,咱们用游标量了一下,噪声丈量出来是16mV,挨近一个ADC的电压差级(4V / 256 = 15.6mV)

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运用直流偏置的成果

在Pico软件里面,每个通道都有一个下拉菜单,咱们设置相应通道的DC偏置为-1.2V,以抵消输入信号的共模直流电平

现在示波器运用的是400mV的量程捕获350mV的电压,相当于256个量化等级中用了224级。因而咱们相当于用了log 224/ log2 = 7.8bit的分辨率,比较于之前的设置多用了3bit的分辨率,精度进步了挨近10倍。

现在再放大波形,可以看到明显的分辨率提升。用游标丈量噪声发现是1.58mV,仍然是差不多1个量化差级(400mV / 256 ≈ 1.56mV),但是这一次噪声相对于被测电压就小的多了,只要十分之一。

运用沟通耦合又如何?

有些示波器没有直流偏置功用,或许偏置的电压规模太小,有时候可以运用AC耦合的方法来消除直流偏置。这种方法只能在信号的直流分量十分安稳的时候起作用,假如直流供电的信号有纹波,例如本事例中的LVDS信号,作用就不会很好了。由于这个信号和电源不同,它没有直流稳压,因而不具备一个安稳的均匀电压,直流分量会跟着数据码型上下漂动,导致丈量成果很不精确。

这儿首要展现一个运用AC沟通耦合的成功事例:1个10V电压上面的正弦纹波,相同是直接采集有效信号所占量程份额很小

假如用AC耦合的方法去除直流,然后挑选一个更加活络的量程,就充分利用了示波器的最大分辨率。

但是,假如相同方法套用在LVDS波形上,在数据流平稳的时候成果尚能承受,假如突发性的数据包随机呈现或许通过一段较长的时刻,没有任何数据,这时候示波器输入端的隔直电容开始充电,导致呈现一个巨细不定的直流漂移,它会缓慢改变,过好久才彻底消失。

针对一种典型的低电平信号:LVDS,运用Pico示波器的直流偏置功用,可以很十倍地进步丈量的活络度,也就是10倍地进步了笔直丈量的分辨率。而对比之下,AC耦合方法,在安稳的波形中尚且可用,如电源纹波测验,而在串行信号码流信号的测验中就绰绰有余了。

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