我在一些地方遇到了差分信号,例如差分输出音频放大器,现在在一个使用类似于 RS-485 的 DMX 的项目中。(这是关于 RS-485的类似问题。)
例如,查看来自 DMX 照明控制器的波形,我将通道 1 探头连接到 D+,通道 2 探头连接到 D-,并且两个接地线都接地。
它产生这个显示:
虽然这是可用的,但我知道它仍然不是查看差分信号的正确方法。
正确的方法是什么?我听说过“差分探头”;这是否意味着我需要购买新的探头?
我在一些地方遇到了差分信号,例如差分输出音频放大器,现在在一个使用类似于 RS-485 的 DMX 的项目中。(这是关于 RS-485的类似问题。)
例如,查看来自 DMX 照明控制器的波形,我将通道 1 探头连接到 D+,通道 2 探头连接到 D-,并且两个接地线都接地。
它产生这个显示:
虽然这是可用的,但我知道它仍然不是查看差分信号的正确方法。
正确的方法是什么?我听说过“差分探头”;这是否意味着我需要购买新的探头?
您无法使用示波器轻松测量差分信号的原因与示波器(通常)不浮动这一事实有关。探头上的接地线连接到示波器底盘,而示波器底盘又接地。因此,您将接地线连接到的任何东西也将连接到大地。(正如我在下面链接的视频所示,如果测量高压,这很危险!)
当你用万用表测量两个随机点时,仪表是浮动的,所以你没有将任何一个点连接到实际的接地,这样你就可以测量点之间的差异,而不用担心你会造成短路。
在低压信号应用中,将差分信号的一侧接地可能会导致问题并可能损坏收发器。
使用示波器测量差分信号有两种方法:
如果您有一个双通道示波器,请将信号的一侧连接到通道 1,将互补信号连接到通道 2。接地线保持未连接状态。
由于您对信号之间的差异感兴趣,因此您希望从通道 1 中减去通道 2。大多数示波器都提供了一种添加或减去通道 1 和通道 2 输入的方法。在某些示波器上,您可能必须添加通道 2,但将其反转,以便有效地减去它。
在此图像中,示波器具有 AB 模式,从 1 中减去通道 2:
另一种方法确实是使用差分探头,在不减少示波器上可用通道数量的情况下提供更好的结果。(并且通常设计用于更安全的高压测量。)但是这些探头很昂贵。
W2AEW 在他关于使用示波器进行差分测量的视频中出色地解释了这些概念。BTC Instrumentation还提供了一个视频,其中更详细地显示了通道减法方法。
其他人已经解释了如何配置两个示波器通道来测量两个信号之间的差异。
当然,如果您想测量除该差分信号之外的其他信号,您就会遇到问题。我认为您的示波器只有两个通道。
在这种情况下,您需要一个差分探头。但是,正如 JYelton 所提到的,差分探头很昂贵。
但是,只要您不尝试测量非常高的电压或非常高的频率,您就可以简单地在原型板上制作差分放大器电路。您可以使用电池或您正在测量的设备为其供电。
只要确保您使用具有足够电压摆幅的运算放大器,确保它稳定,并且您可以将这个简单的电路用作便宜的差分探头。
对于差分测量,大多数具有至少两个输入的示波器支持以下功能:
反转一个通道,添加两个通道等等,您的差分测量。
差分测量 485(或类似的)信号是当今大多数示波器的功能,这已经得到了令人满意的回答,但我会问“为什么要打扰”或“你想达到什么目的”?
如果您正在调试一个不稳定的 485 链接,我认为您很有可能会看到单端问题。很可能任何有故障的连接都会通过端接器将其从 485 根电线中的一根电线传递到另一根电线。我并不是说这是 100%,而是说在我必须调试的几条 485 行中,我从来没有感觉到需要进行差分测量。如果我收到的数据不稳定,我会毫不犹豫地查看数据接收器的单端输出——毕竟,这是为 MCU 提供数据的,而 MCU 告诉我数据不稳定。
我已经完成了一些以不同方式传输和接收的高速(80Mbps)链接。数据(故意)是三级边缘信息,以便磁耦合到接收器。我也从来没有觉得有必要使用差分探头来调试这些——我已经测量了单端以确保数据看起来不错,然后从接收器芯片转到单端输出以查看问题所在。
我猜对于模拟差分信号,差分测量更重要,因为在一条线上看起来“讨厌”的东西可能看起来很好差分。