模擬偏移
模擬偏移(也稱為DC偏移)是許多PicoScope示波器上的一項重要功能。如果使用正確,它可以返回垂直分辨率,否則在測量小信號時會丟失。模擬偏移為輸入信號增加了直流電壓。如果信號超出示波器模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的范圍,則可以使用偏移將信號帶回范圍:
典型應(yīng)用:LVDS
LVDS(低壓差分信號)使用由兩個反相信號驅(qū)動的平衡線。每個信號的標(biāo)稱電壓如下:①幅度:350 mV峰 - 峰值;②共模偏移:1.2 V; ③高壓:1.2 V + 0.5×350 mV = 1.375 V;④低電壓:1.2 V - 0.5×350 mV = 1.025 V.使用的示波器是PicoScope 6404B,一個4通道500 MHz儀器,具有8位分辨率。我們使用了模擬LVDS信號。
使用模擬偏移 結(jié)論
在PicoScope軟件中,每個通道的下拉菜單一目了然地顯示所有設(shè)置。我們將DC偏移設(shè)置為-1.2 V以取消輸入的共模電壓(圖6)。這是應(yīng)用-1.2 V模擬偏移的結(jié)果(圖7)。現(xiàn)在信號在地面的175 mV范圍內(nèi),我們可以將示波器設(shè)置為更靈敏的范圍,±200 mV,而不會使輸入電路飽和(圖8)。該信號現(xiàn)在占據(jù)總共400 mV的350 mV范圍,相當(dāng)于256個中的224個等級。因此,我們使用的是ADC的8位分辨率的log 224 / log2≈7.8位:超過3位以上之前。這使我們能夠以大約10倍的精度測量波形。與上面的圖5相比,放大此波形顯示分辨率有很大提高(圖9)。統(tǒng)治者表明,大多數(shù)量化噪聲現(xiàn)在占據(jù)1.58 mV的范圍。同樣,正如預(yù)期的那樣,這大約是一個ADC電平:400 mV /256≈1.56mV,但這次誤差降低到±2 V范圍內(nèi)的誤差的十分之一左右。使用交流耦合
在沒有模擬偏移功能的示波器上,或模擬偏移范圍不足時,有時可以使用AC耦合來消除輸入的DC偏移。當(dāng)信號具有穩(wěn)定的直流分量時,這種技術(shù)就可以工作,就像直流電源上的紋波一樣。但是,它對LVDS不起作用,因為信號不是DC平衡的,因此沒有恒定的平均電壓。平均值根據(jù)數(shù)據(jù)模式上下漂移,無法進(jìn)行精確測量。這里,首先是使用交流耦合的成功例子:具有一些正弦紋波的10伏軌(圖10)。放大這一點可以發(fā)現(xiàn)僅使用ADC輸入范圍的一小部分的效果(圖11)。我們可以通過選擇AC耦合來消除DC偏移,這允許我們選擇更靈敏的輸入范圍。現(xiàn)在我們幾乎可以使用范圍的完整分辨率(圖12)。如果我們現(xiàn)在使用LVDS波形嘗試相同的技巧,如果我們有穩(wěn)定的數(shù)據(jù)流,結(jié)果是可以接受的。但是,如果在長時間不活動后發(fā)生數(shù)據(jù)突發(fā),那么交流耦合電容將開始充電,產(chǎn)生一個隨時間衰減的不可預(yù)測的偏移電壓(圖13)。我們可以放大此波形以顯示單個脈沖,但由于沒有固定的接地參考,我們無法進(jìn)行任何直流測量。
在典型低電平信號(LVDS線)的示例中,我們的PicoScope示波器的模擬偏移功能使我們能夠?qū)x器的靈敏度提高十倍。這使垂直測量分辨率提高了十倍。交流耦合雖然對穩(wěn)定波形(例如電源軌上的紋波)很有用,但對串行數(shù)據(jù)流的使用有限。