Як вимірювати диференціальні сигнали (наприклад, RS-485 або DMX) на осцилограмі?

У деяких місцях я стикався з диференціальними сигналами, такими як підсилювач диференціального виходу, і зараз в проекті, що працює з DMX, схожим на RS-485. (Ось подібне запитання щодо RS-485 .)

Наприклад, дивлячись на форму хвилі від контролера освітлення DMX, я підключив зонд каналу 1 до D +, зонд каналу 2 - D-, і обидва заземлення ведуть до землі.

Він виробляє цей дисплей:

Хоча це є корисним, я знаю, що це все ще не правильний спосіб дивитися на диференціальні сигнали.

Який правильний спосіб? Я чув про "диференційні зонди"; це означає, що мені потрібно придбати нові зонди?

Причина, коли ви не можете легко вимірювати диференціальні сигнали за допомогою осцилографа, пов'язана з тим, що осцилоскопи (як правило) не плавають. Заземлюючий провід на щупах з'єднаний з шасі осцилографа, який, у свою чергу, заземлений. Через це все, до чого ви підключите провід заземлення, також буде підключено до заземлення. (Як показують відео, на які я посилаюсь нижче, це небезпечно, якщо вимірювати високу напругу!)

При вимірі два випадкових точок за допомогою мультиметра, прилад є плаваючим, так що ви не приєднувати точку з реальною землею, що дозволяє виміряти різницю між точками , не піклуючись про те , що ви створюєте коротке замикання.

При застосуванні сигналів низької напруги прив'язка однієї сторони диференціального сигналу до землі може спричинити проблеми і може пошкодити приймач.

Існує два способи вимірювання диференціальних сигналів за допомогою осцилографа:

Якщо у вас двоканальний осцилоскоп, підключіть одну сторону сигналу до каналу 1, а додатковий сигнал - до каналу 2. Провід заземлення залишається без зв’язку.

Оскільки вас цікавить різниця між сигналами, ви хочете відняти канал 2 з каналу 1. Більшість областей пропонують спосіб додавання або віднімання входів каналу 1 і каналу 2. У деяких областях вам може знадобитися додати канал 2, але перевернути його так, щоб ви його ефективно віднімали.

На цьому зображенні область має режим AB, який віднімає канал 2 від 1:

Інший спосіб - це дійсно використання диференціальних зондів і забезпечує кращі результати, не зменшуючи кількість корисних каналів на осцилограмі. (І зазвичай розроблені для більш безпечних вимірювань високої напруги.) Однак ці зонди дорогі.

W2AEW виконує чудову роботу, пояснюючи ці поняття у своєму відео про диференційні вимірювання за допомогою осцилоскопів . Також є відео BTC Instrumentation, яке більш детально показує метод віднімання каналу.

Інші люди вже пояснили, як налаштувати два канали осцилографа для вимірювання різниці між двома сигналами.

Звичайно, у вас виникають проблеми, якщо ви хочете виміряти якийсь інший сигнал, крім цього диференціального сигналу. Я вважаю, що ваш обсяг має лише два канали.

У такому випадку вам знадобиться диференційний зонд. Але, як згадував JYelton, диференційні зонди дорогі.

Однак, поки ви не намагаєтеся виміряти дуже високі напруги або дуже високі частоти, ви можете просто зробити схему диференціального підсилювача на платі. Ви можете живити його від акумулятора або, можливо, з пристрою, який ви вимірюєте.

Просто переконайтеся, що ви використовуєте підсилювач напруги з адекватною гойдалкою напруги, переконайтеся, що він стабільний, і ви добре використовувати цю просту схему як дешевий диференціальний зонд.

Для диференціальних вимірювань більшість приладів із щонайменше двома входами підтримують такі функції:

• ІНВЕРТИ канал A або B (або обидва), як правило, він знаходиться поблизу положення або налаштування AMPL / DIV.
• Додавання каналу A та каналу B, як правило, знаходиться там, де ви вмикаєте канал.

ВКАЖІТЬ один канал, додайте обидва канали та вуаля, ваш диференціальний показник.

Різне вимірювання 485 (або подібних) сигналів входить в особливості більшості осцилоскопів сьогодні, і на це вже відповіли задовільно, але я б запитав "навіщо турбуватись" або "чого ви намагаєтеся досягти"?

Якщо ви налагоджували невдале посилання 485, я думаю, ви мали б хороший шанс побачити проблему однократною. Ймовірно, що будь-яке несправне з'єднання передасть свою в'ялість від одного з 485 проводів до іншого через термінатор. Я не кажу, що це 100%, але я кажу, що в кількох 485 рядках, які мені довелося налагоджувати, я ніколи не відчував примусу вимірювати різницю. Якби мої отримані дані були нескінченними, я б не вагався, дивлячись на однобічний вихід із приймача даних - адже саме це подає MCU, і саме MCU повідомляє мені дані нескінченні.

Я зробив кілька високошвидкісних (80 Мбіт / с) посилань, які передавали та отримували по-різному. Дані (цілеспрямовано) були трирівневою крайовою інформацією для того, щоб магнітно з'єднатися з приймачем. Я ніколи не відчував примусу налагоджувати їх за допомогою диференціальних зондів - я виміряв одиночний кінець, щоб переконатися, що дані виглядають нормально, а потім перейшов на однобічний вихід з мікросхеми приймача, щоб побачити, у чому проблема.

Я думаю, що для аналогових диференціальних сигналів важливіші диференціальні вимірювання, оскільки те, що може виглядати "неприємно" на одній лінії, може виглядати відмінно по-різному.