Как измерить дифференциальные сигналы (например, RS-485 или DMX) на осциллографе?

Я встречал дифференциальные сигналы в нескольких местах, таких как усилитель звука с дифференциальным выходом, и сейчас в проекте, работающем с DMX, который похож на RS-485. (Вот аналогичный вопрос о RS-485 .)

Глядя на сигнал от контроллера освещения DMX, например, я подключил датчик канала 1 к D +, датчик канала 2 к D-, и оба заземления ведут к земле.

Он производит этот дисплей:

Хотя это пригодно для использования, я знаю, что это все-таки неправильный способ смотреть на дифференциальные сигналы.

Какой правильный путь? Я слышал о «дифференциальных датчиках»; Значит ли это, что мне нужно купить новые датчики?

Причина, по которой вы не можете так же легко измерить дифференциальные сигналы с помощью осциллографа, связана с тем фактом, что осциллографы (как правило) не являются плавающими. Провод заземления на датчиках подключен к корпусу осциллографа, который, в свою очередь, заземлен. Из-за этого все, к чему вы подключите заземляющий провод, также будет заземлено. (Как показывают видео, приведенные ниже, это опасно при измерении высокого напряжения!)

При измерении два случайных точек с помощью мультиметра, прибор является плавающим, так что вы не присоединять точку с реальной землей, что позволяет измерить разницу между точками , не заботясь о том , что вы создаете короткое замыкание.

В приложениях с сигналом низкого напряжения привязка одной стороны дифференциального сигнала к земле может вызвать проблемы и повредить приемопередатчик.

Есть два способа измерения дифференциальных сигналов с помощью осциллографа:

Если у вас есть двухканальный осциллограф, подключите одну сторону сигнала к каналу 1, а дополнительный сигнал - к каналу 2. Заземляющие выводы остаются неподключенными.

Поскольку вас интересует разница между сигналами, вы хотите вычесть канал 2 из канала 1. Большинство областей предоставляют способ сложения или вычитания входов канала 1 и канала 2. В некоторых областях вам может понадобиться добавить канал 2, но инвертировать его, чтобы вы эффективно вычли его.

На этом изображении область действия имеет режим AB, который вычитает канал 2 из 1:

Другой способ - это использование дифференциальных датчиков и обеспечивает лучшие результаты без уменьшения количества используемых каналов на осциллографе. (И, как правило, предназначены для более безопасных высоковольтных измерений.) Однако эти датчики дороги.

W2AEW великолепно объясняет эти концепции в своем видео о дифференциальных измерениях с помощью осциллографов . Также есть видео от BTC Instrumentation, которое показывает метод вычитания канала более подробно.

Другие люди уже объяснили, как настроить два канала вашего осциллографа для измерения разницы между двумя сигналами.

Конечно, вы столкнетесь с проблемой, если захотите измерить какой-то другой сигнал помимо этого дифференциального сигнала. Я так понимаю, в твоей области есть только два канала.

В таком случае вам понадобится дифференциальный зонд. Но, как упоминал Джелтон, дифференциальные датчики дороги.

Однако, если вы не пытаетесь измерить очень высокое напряжение или очень высокие частоты, вы можете просто создать схему дифференциального усилителя на плате. Вы можете получить питание от батареи или, возможно, от устройства, которое вы измеряете.

Просто убедитесь, что вы используете операционный усилитель с достаточным перепадом напряжения, убедитесь, что он стабилен, и вы можете использовать эту простую схему в качестве дешевого дифференциального пробника.

Для дифференциальных измерений большинство областей как минимум с двумя входами поддерживают следующие функции:

• INVERT канал A или B (или оба), он обычно находится рядом с положением или настройкой AMPL / DIV.
• ДОБАВЛЯЯ канал A и канал B, обычно он находится там, где вы включаете канал.

INVERT один канал, ADD оба канала и вуаля, ваши дифференциальные измерения.

Измерение 485 (или подобных) сигналов по-разному находится в пределах возможностей большинства осциллографов в наши дни, и на этот вопрос уже был получен удовлетворительный ответ, но я хотел бы спросить «зачем» или «чего вы пытаетесь достичь»?

Если бы вы отлаживали ненадежную ссылку 485, я думаю, у вас был бы хороший шанс увидеть проблему односторонней. Вероятно, любое неисправное соединение передаст свою ненадежность от одного из 485 проводов к другому через терминатор. Я не говорю, что это на 100%, но я говорю, что на нескольких 485 строках, которые мне пришлось отлаживать, я никогда не чувствовал необходимости измерять дифференциально. Если бы мои полученные данные были ненадежными, я без колебаний посмотрел бы на несимметричный выходной сигнал от приемника данных - в конце концов, это то, что питает MCU, и именно MCU сообщает мне, что данные ненадежны.

Я сделал несколько высокоскоростных (80 Мбит / с) ссылок, которые передавались и принимались по-разному. Данные (целенаправленно) представляли собой трехуровневую граничную информацию для магнитного соединения с приемником. Я никогда не чувствовал принуждения к их отладке с использованием дифференциальных пробников - я измерил несимметричные пробники, чтобы убедиться, что данные выглядят нормально, а затем поступил на несимметричный выход микросхем приемника, чтобы увидеть, в чем проблема.

Я предполагаю, что для аналоговых дифференциальных сигналов дифференциальные измерения более важны, потому что то, что может выглядеть «противным» в одной строке, может выглядеть отлично по-разному.