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            如何用模擬偏置實現(xiàn)Pico示波器分辨率最大化

            作者: 時間:2015-05-19 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

              1 模擬偏置

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/274407.htm

              模擬偏置,也稱為DC偏置,是一個非常有用的功能,大多數(shù)都具有該功能。如果運用得當(dāng),可以避免小信號測試時垂直分辨率的丟失的問題。

              模擬偏置給輸入的信號加上一個直流偏置電壓,如果輸入信號超出了ADC的測量范圍,加上偏置電壓之后,能將信號調(diào)節(jié)到的范圍內(nèi)。

              圖1 超出范圍的信號

              圖 2 通過模擬偏置將信號調(diào)節(jié)至示波器的測量范圍內(nèi)

              2典型應(yīng)用:LVDS

              2.1 LVDS信號特征

              LVDS(低壓差分信號),如圖3所示,兩組相位相反的差分信號,信號特征如下:

              峰峰值:350mV

              共模電壓偏置:1.2V

              高壓:1.2V+0.5*350mV=1.375V

              低壓:1.2V+0.5*350mV=1.025V

              該測試用的是Scope 6404B示波器, 4通道,500MHz,8位分辨率。信號是仿真的LVDS信號

              圖 3 LVDS信號

              2.2 無模擬偏置時觀察信號

              圖3 中顯示一個仿真的LVDS信號,我們選擇±2V的測量范圍,這個是能測試到該信號的最靈敏的測試范圍。雖然示波器有一個8位的分辨率,即劃分為256個可分辨的電壓等級,但是很明顯該信號占了很小的一部分:350mV/4V,僅僅占了22個可分辨電壓等級。這個量化級數(shù)僅僅相當(dāng)于22log2≈4.5 位,即ADC的8位分辨率,該信號只使用了4.5位。

              放大該信號,表現(xiàn)出低分辨率的特征:

              該條件下,我們測量的量化噪聲是16mV. 正如預(yù)期的那樣,該值接近于ADC的理論量化電平:4V/256≈15.6mV。

              圖 4 示波器±2V量程下采集的LVDS信號

              圖 5 放大的LVDS信號

              2.3 用模擬偏置測量信號

              在Scope 軟件中,每個通道有一個下拉菜單,顯示了該通道的所有設(shè)置。我們能夠設(shè)置DC 偏置電壓為-1.2V,相當(dāng)于移除該信號的共模電壓。

              應(yīng)用-1.2V 模擬偏置下 2V測量范圍下的測試波形(圖7)。

              既然信號的對地電壓在175mV左右,我們可以將示波器的量程設(shè)置為±200mV的量程,該量程靈敏度更高(圖8)。此時信號在400mV的測量范圍內(nèi)占據(jù)350mV, 等效于在256個量化等級中占用了224個量化等級。因此我們可以計算出等效位數(shù)224log2≈7.8位,即8位分辨率,該信號使用了7.8位。比之前不用模擬偏置時多用了3位。這可以使我們將信號的測量精度提高到10倍。

              放大該信號,發(fā)現(xiàn)與圖5中的信號相比,該信號的分辨率大大提高(圖9)。

              該測試方法下,量化噪聲在1.58mV左右。該測試范圍下ADC最小分辨電壓 400mV/256 ≈1.56mV。此時,跟直接在±2V范圍下測試相比,信號誤差降低差不多10倍。

              圖 6通道設(shè)置對話框

            模擬信號相關(guān)文章:什么是模擬信號



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            關(guān)鍵詞: Pico 示波器

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