Jak mierzyć sygnały różnicowe (takie jak RS-485 lub DMX) na oscyloskopie?

Napotykałem sygnały różnicowe w kilku miejscach, takich jak wzmacniacz wyjściowy z różnicowym wyjściem, a teraz w projekcie współpracującym z DMX podobnym do RS-485. (Oto podobne pytanie o RS-485 .)

Patrząc na przykład na przebieg z kontrolera oświetlenia DMX, podłączyłem sondę kanału 1 do D +, sondę kanału 2 do D- i oba przewody uziemiające do ziemi.

Tworzy ten wyświetlacz:

Chociaż jest to użyteczne, wiem, że wciąż nie jest to właściwy sposób patrzenia na sygnały różnicowe.

Jaka jest właściwa droga? Słyszałem o „sondach różnicowych”; czy to oznacza, że ​​muszę kupić nowe sondy?

Powód, dla którego nie można tak łatwo zmierzyć sygnałów różnicowych za pomocą oscyloskopu, wiąże się z faktem, że oscyloskopy nie (zasadniczo) nie pływają. Przewód uziemiający na sondach jest podłączony do obudowy oscyloskopu, która z kolei jest uziemiona. Z tego powodu wszystko, do czego podłączysz przewód uziemiający, będzie również podłączone do uziemienia. (Jak pokazują filmy, które zamieszczam poniżej, jest to niebezpieczne, jeśli mierzymy wysokie napięcie!)

Podczas pomiaru dwa losowe punkty z multimetr, miernik jest zmienna, więc nie łączysz albo wskaż, rzeczywistego uziemienia który pozwala mierzyć różnice między punktami bez obawy, że jesteś tworząc zwarcie.

W zastosowaniach z sygnałem niskonapięciowym wiązanie jednej strony sygnału różnicowego z ziemią może powodować problemy i może uszkodzić transiwer.

Istnieją dwa sposoby pomiaru sygnałów różnicowych za pomocą oscyloskopu:

Jeśli masz dwukanałowy oscyloskop, podłącz jedną stronę sygnału do kanału 1, a sygnał uzupełniający do kanału 2. Przewody uziemiające pozostaną niepołączone.

Ponieważ interesuje Cię różnica między sygnałami, chcesz odjąć kanał 2 od kanału 1. Większość zakresów umożliwia dodanie lub odjęcie wejść kanału 1 i kanału 2. W niektórych zakresach może być konieczne dodanie kanału 2, ale odwróć go, aby skutecznie go odejmować.

Na tym obrazie zakres ma tryb AB, który odejmuje kanał 2 od 1:

Innym sposobem jest zastosowanie sond różnicowych i zapewnia lepsze wyniki bez zmniejszania liczby użytecznych kanałów w oscyloskopie. (I zwykle są zaprojektowane do bezpieczniejszych pomiarów wysokiego napięcia.) Jednak te sondy są drogie.

W2AEW wykonuje znakomitą robotę, wyjaśniając te koncepcje w swoim filmie na temat pomiarów różnicowych za pomocą oscyloskopów . Jest też wideo BTC Instrumentation, które pokazuje bardziej szczegółowo metodę odejmowania kanałów.

Inne osoby już wyjaśniły, jak skonfigurować dwa kanały oscyloskopu, aby zmierzyć różnicę między dwoma sygnałami.

Oczywiście napotykasz problem, jeśli chcesz zmierzyć jakiś inny sygnał oprócz tego sygnału różnicowego. Rozumiem, że twój zakres ma tylko dwa kanały.

W takim przypadku potrzebujesz sondy różnicowej. Ale, jak wspomniał JYelton, sondy różnicowe są drogie.

Jednak dopóki nie próbujesz mierzyć bardzo wysokich napięć lub bardzo wysokich częstotliwości, możesz po prostu utworzyć obwód wzmacniacza różnicowego na protoboardzie. Możesz zasilać go z baterii lub urządzenia, które mierzysz.

Tylko upewnij się, że używasz wzmacniacza operacyjnego z odpowiednim wahaniem napięcia, upewnij się, że jest stabilny i dobrze jest użyć tego prostego obwodu jako taniej sondy różnicowej.

W przypadku pomiarów różnicowych większość zakresów z co najmniej dwoma wejściami obsługuje następujące funkcje:

• INVERT kanał A lub B (lub oba), zwykle znajduje się w pobliżu pozycji lub ustawienia AMPL / DIV.
• DODAWANIE kanału A i kanału B, zwykle znajduje się tam, gdzie włączasz kanał.

ODWRÓĆ jeden kanał, DODAJ oba kanały i voila, twój pomiar różnicowy.

Różne pomiary sygnałów 485 (lub podobnych) mieszczą się obecnie w cechach większości oscyloskopów i na to pytanie już udzielono zadowalającej odpowiedzi, ale zapytałbym „po co zawracać sobie głowę” lub „co próbujesz osiągnąć”?

Jeśli debugowałeś niestabilny link 485, myślę, że miałbyś dużą szansę zobaczyć problem z pojedynczym zakończeniem. Prawdopodobnie każde wadliwe połączenie przejdzie przez jego terminator z jednego z 485 przewodów na drugi. Nie twierdzę, że jest to 100%, ale mówię, że w kilku liniach 485, które musiałem debugować, nigdy nie odczuwałem przymusu mierzenia inaczej. Gdyby moje otrzymane dane były niestabilne, nie zawahałbym się spojrzeć na jednostronne wyjście z odbiornika danych - w końcu to właśnie zasila MCU i to MCU mówi mi, że dane są niestabilne.

Zrobiłem kilka łączy o dużej prędkości (80 Mb / s), które przesyłały i odbierały inaczej. Dane (celowo) były trójstopniową informacją brzegową w celu magnetycznego połączenia z odbiornikiem. Nigdy nie czułem też przymusu debugowania tych przy użyciu sond różnicowych - zmierzyłem single-end, aby upewnić się, że dane wyglądają OK, a następnie przeszedłem na single-ended z chipów odbiornika, aby zobaczyć, na czym polega problem.

Myślę, że dla analogowych sygnałów różnicowych pomiary różnicowe są ważniejsze, ponieważ to, co może wyglądać „paskudnie” na jednej linii, może wyglądać różnie inaczej.