Pico示波器的直流偏置功用十倍進(jìn)步丈量的活絡(luò)度
發(fā)布時(shí)間：2020-02-25 14:22:27 瀏覽：2372
直流偏置也叫模仿偏置，它是Pico示波器中一項(xiàng)重要的功用。假如用的好，它能讓你的示波器發(fā)揮最優(yōu)測(cè)驗(yàn)功用，在丈量小信號(hào)時(shí)候取得最佳的筆直分辨率，物盡其用。
Pico示波器5000系列16位分辨率
直流偏置的作業(yè)原理是在輸入信號(hào)上疊加以一個(gè)直流電壓，假如信號(hào)本來超過了示波器的模數(shù)轉(zhuǎn)化(ADC)量程，這個(gè)偏置可以把信號(hào)調(diào)整回來適應(yīng)ADC的輸入規(guī)模。
典型運(yùn)用：LVDS信號(hào)
注：本測(cè)驗(yàn)中運(yùn)用的示波器型號(hào)是Pico 6404B，4通道500MHz示波器， 8bit分辨率，運(yùn)用被測(cè)信號(hào)是自行模仿產(chǎn)生的LVDS信號(hào)。
不運(yùn)用直流偏置會(huì)怎么樣？
接下來的一張圖顯現(xiàn)了一個(gè)仿真的LVDS信號(hào) (差分信號(hào)的一半)，咱們挑選了±2V的量程，這是能完好采集整個(gè)信號(hào)的最小量程了（最大可能的活絡(luò)度）。縱然示波器有8bit的分辨率，相當(dāng)于256個(gè)電壓差級(jí)，信號(hào)只占到整個(gè)量程的很小一部分，精確地說是4V中的350mV, 或許22個(gè)電壓差級(jí)。 這說明咱們只用了 log22/log2 ≈ 4.5bit 的ADC分辨率，還有3.5bit徹底浪費(fèi)了。
這時(shí)候把信號(hào)放大，就能很明顯地看到低分辨率的后果，咱們用游標(biāo)量了一下，噪聲丈量出來是16mV，挨近一個(gè)ADC的電壓差級(jí)(4V / 256 = 15.6mV)
運(yùn)用直流偏置的成果
在Pico軟件里面，每個(gè)通道都有一個(gè)下拉菜單，咱們?cè)O(shè)置相應(yīng)通道的DC偏置為-1.2V，以抵消輸入信號(hào)的共模直流電平
現(xiàn)在示波器運(yùn)用的是400mV的量程捕獲350mV的電壓，相當(dāng)于256個(gè)量化等級(jí)中用了224級(jí)。因而咱們相當(dāng)于用了log 224/ log2 = 7.8bit的分辨率，比較于之前的設(shè)置多用了3bit的分辨率，精度進(jìn)步了挨近10倍。
現(xiàn)在再放大波形，可以看到明顯的分辨率提升。用游標(biāo)丈量噪聲發(fā)現(xiàn)是1.58mV，仍然是差不多1個(gè)量化差級(jí)（400mV / 256 ≈ 1.56mV），但是這一次噪聲相對(duì)于被測(cè)電壓就小的多了，只要十分之一。
運(yùn)用溝通耦合又如何？
有些示波器沒有直流偏置功用，或許偏置的電壓規(guī)模太小，有時(shí)候可以運(yùn)用AC耦合的方法來消除直流偏置。這種方法只能在信號(hào)的直流分量十分安穩(wěn)的時(shí)候起作用，假如直流供電的信號(hào)有紋波，例如本事例中的LVDS信號(hào)，作用就不會(huì)很好了。由于這個(gè)信號(hào)和電源不同，它沒有直流穩(wěn)壓，因而不具備一個(gè)安穩(wěn)的均勻電壓，直流分量會(huì)跟著數(shù)據(jù)碼型上下漂動(dòng)，導(dǎo)致丈量成果很不精確。
這兒首要展現(xiàn)一個(gè)運(yùn)用AC溝通耦合的成功事例：1個(gè)10V電壓上面的正弦紋波，相同是直接采集有效信號(hào)所占量程份額很小
假如用AC耦合的方法去除直流，然后挑選一個(gè)更加活絡(luò)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，在數(shù)據(jù)流平穩(wěn)的時(shí)候成果尚能承受，假如突發(fā)性的數(shù)據(jù)包隨機(jī)呈現(xiàn)或許通過一段較長(zhǎng)的時(shí)刻，沒有任何數(shù)據(jù)，這時(shí)候示波器輸入端的隔直電容開始充電，導(dǎo)致呈現(xiàn)一個(gè)巨細(xì)不定的直流漂移，它會(huì)緩慢改變，過好久才徹底消失。
針對(duì)一種典型的低電平信號(hào)：LVDS，運(yùn)用Pico示波器的直流偏置功用，可以很十倍地進(jìn)步丈量的活絡(luò)度，也就是10倍地進(jìn)步了筆直丈量的分辨率。而對(duì)比之下，AC耦合方法，在安穩(wěn)的波形中尚且可用，如電源紋波測(cè)驗(yàn)，而在串行信號(hào)碼流信號(hào)的測(cè)驗(yàn)中就綽綽有余了。
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