模拟偏移
模拟偏移(也称为DC偏移)是许多PicoScope示波器上的一项重要功能。如果使用正确,它可以返回垂直分辨率,否则在测量小信号时会丢失。模拟偏移为输入信号增加了直流电压。如果信号超出示波器模拟 - 数字转换器(ADC)的范围,则可以使用偏移将信号带回范围:
典型应用:LVDS
LVDS(低压差分信号)使用由两个反相信号驱动的平衡线。每个信号的标称电压如下:①幅度:350 mV峰 - 峰值;②共模偏移:1.2 V; ③高压:1.2 V + 0.5×350 mV = 1.375 V;④低电压:1.2 V - 0.5×350 mV = 1.025 V.使用的示波器是PicoScope 6404B,一个4通道500 MHz仪器,具有8位分辨率。我们使用了模拟LVDS信号。
使用模拟偏移 结论
在PicoScope软件中,每个通道的下拉菜单一目了然地显示所有设置。我们将DC偏移设置为-1.2 V以取消输入的共模电压(图6)。这是应用-1.2 V模拟偏移的结果(图7)。现在信号在地面的175 mV范围内,我们可以将示波器设置为更灵敏的范围,±200 mV,而不会使输入电路饱和(图8)。该信号现在占据总共400 mV的350 mV范围,相当于256个中的224个等级。因此,我们使用的是ADC的8位分辨率的log 224 / log2≈7.8位:超过3位以上之前。这使我们能够以大约10倍的精度测量波形。与上面的图5相比,放大此波形显示分辨率有很大提高(图9)。统治者表明,大多数量化噪声现在占据1.58 mV的范围。同样,正如预期的那样,这大约是一个ADC电平:400 mV /256≈1.56mV,但这次误差降低到±2 V范围内的误差的十分之一左右。使用交流耦合
在没有模拟偏移功能的示波器上,或模拟偏移范围不足时,有时可以使用AC耦合来消除输入的DC偏移。当信号具有稳定的直流分量时,这种技术就可以工作,就像直流电源上的纹波一样。但是,它对LVDS不起作用,因为信号不是DC平衡的,因此没有恒定的平均电压。平均值根据数据模式上下漂移,无法进行精确测量。这里,首先是使用交流耦合的成功例子:具有一些正弦纹波的10伏轨(图10)。放大这一点可以发现仅使用ADC输入范围的一小部分的效果(图11)。我们可以通过选择AC耦合来消除DC偏移,这允许我们选择更灵敏的输入范围。现在我们几乎可以使用范围的完整分辨率(图12)。如果我们现在使用LVDS波形尝试相同的技巧,如果我们有稳定的数据流,结果是可以接受的。但是,如果在长时间不活动后发生数据突发,那么交流耦合电容将开始充电,产生一个随时间衰减的不可预测的偏移电压(图13)。我们可以放大此波形以显示单个脉冲,但由于没有固定的接地参考,我们无法进行任何直流测量。
在典型低电平信号(LVDS线)的示例中,我们的PicoScope示波器的模拟偏移功能使我们能够将仪器的灵敏度提高十倍。这使垂直测量分辨率提高了十倍。交流耦合虽然对稳定波形(例如电源轨上的纹波)很有用,但对串行数据流的使用有限。