偏置器:在交流信号中保存直流信号身分的现象也是直流偏置(DCoffset)。许多PicoScope示波器上都有这个特性。当使用正确时,它可以返回笔直区分率,不然在丈量小信号时会丧失。
模拟偏置器为输入信号增加了一个直流电压。如果信号凌驾示波器的模数转换器(ADC)的规模,则可以使用偏置将信号恢复到规模内:
检察没有模拟偏置的信号
上面的波形显示了模拟LVDS信号(差分对的一半)。我们选择了±2V量程,这是允许信号适合屏幕的最敏感规模。虽然示波器具有8位区分率,相当于256个差别的电压电平,但信号仅占该规模的一小部分:总共4V中的350mV,或仅22个电压电平。这个电平数意味着我们只使用log8/log2≈4.5位的ADC8位区分率。
放大此信号显示此低区分率的效果:
使用标尺,我们丈量的量化噪声为16mV。如预期,这接近一个ADC电平:4V/256≈15.6mV。
使用模拟偏置
在PicoScope软件中,每个通道的下拉菜简单目了然地显示所有设置。我们已将直流偏置设置为-1.2V,以消除输入的共模电压。
现在信号在175mV的地之内,我们可以将规模设置为越发灵敏的规模,±200mV,而不使输入电路饱和。
该信号现在占据总共400mV的350mV规模,这对应于256个电平中的256个电平。因此,我们使用约莫log224/log2≈7.8位的ADC的8位区分率:凌驾3位多于之前。这使我们能够以约莫10倍的精度丈量波形。
放大此波形显示出与上述相比区分率的巨大革新。
标尺显示,大大都量化噪声现在占据1.58mV的规模。同样,如预期的,这是约莫一个ADC电平:400mV/256≈1.56mV,但这次误差减少到约±2V规模的十分之一。
使用交流耦合
在没有模拟偏置功效的示波器上,或者当模拟偏置规模缺乏时,有时可以使用AC耦合从输入中消除DC偏置。当信号具有稳定的DC分量时,该技术事情,如在DC电源上的纹波的情况。然而,它对LVDS不可很好地事情,因为信号不是DC平衡的,因此不具有恒定的平均电压。平均值凭据数据模式上下漂移,使得无法进行精确丈量。
这里,首先,是使用AC耦合的乐成示例:具有一些正弦波纹的10伏轨道。
放大显示了仅使用ADC输入规模的一小部分的效果。我们可以通过选择AC耦合来消除DC偏置,这允许我们选择更灵敏的输入规模。现在我们可以使用险些全规模的区分率。
如果我们现在实验与我们的LVDS波形相同的技巧,如果我们有一个稳定的数据流,结果是可以接受的。然而,如果在长时间不运动之后爆发数据突发,则AC耦合电容器将开始充电,爆发随时间衰减的不可预测的偏置电压。
我们可以放大这个波形以显示单个脉冲,可是我们将无法进行任何直流丈量,因为没有牢固的接地参考。
在典范低电平信号(LVDS线)的示例中,我们的偏置器的模拟偏置功效允许我们将仪器的灵敏度提高十倍。这导致笔直丈量区分率提高十倍。AC耦合关于稳定波形(例如电源轨上的纹波)很有用,但对串行数据流的使用有限。