Izmerite drobne signale, zakopane v hrupu na vašem osciloskopu (fazno občutljivo zaznavanje): 3 koraki

2025 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2025-01-23 15:09

Predstavljajte si, da želite izmeriti majhen signal, pokopan v hrupu, ki je veliko močnejši. Oglejte si videoposnetek za hiter pregled tega, kako to storite, ali nadaljujte z branjem podrobnosti.

1. korak: Primer

Predstavljajte si, da želite izmeriti svetlobo, ki se odbija od laserske točke, samo s foto diodo brez optike in surovim ojačevalnikom.

Vidite lahko, da signal, ki ga dobimo, prevladujejo sobne luči in 50 Hz hrup, ki ga je sprejel ojačevalnik.

Preprosto povprečenje vašega signala tukaj ne bo delovalo, saj so spremembe ozadja (recimo, da ste premaknili roko) veliko pomembnejši kot učinek blokiranja laserja za merjenje razlike.

To je grozna nastavitev, ker poskušate izmeriti signal pri enosmernem toku in to je zelo hrupno območje spektra. Toda ko greste dlje v AC, se hrup na splošno zmanjšuje, ker se glavni vir hrupa imenuje roza hrup: www.wikipedia.org/wiki/Pink_noise

Rešitev je torej, da premaknemo naš signal v izmenični tok, stran od virov hrupa.

2. korak: Rešitev

Signal lahko premaknete v AC s pulziranjem laserja, to pa sem storil tako, da ga napajam iz digitalnega zatiča na arduinu. Arduino izvaja bliskovito skico, ki naredi kvadratni val 5 kHz za neposredno napajanje laserja.

nato lahko na ta zatič priključite drugo sondo, ki osciloskopu pove natančno frekvenco laserja.

Zdaj, ko je signal v izmeničnem toku, lahko AC povežete s kanalom 1, da se znebite odmika dc in povečate dinamični razpon ADC.

Nato želite nastaviti sprožilec za kanal 2, saj bo to enaka frekvenca kot svetloba, ki jo oddaja laser.

Zdaj lahko vidimo, da je v hrupu majhen kvadratni val. To je svetloba laserja!

In ker sprožamo na isti frekvenci, lahko signal povprečimo: vse, kar ni enako pogosto kot naš signal ali naključni šum, bo povprečno 0.

Naš signal, ki je vedno v fazi z referenčnim kanalom, bo povprečno dosegel konstantno valovno obliko.

3. korak: Rezultati

Vidite, da smo izkopali signal iz vsega tega hrupa! to je bistveno, da postane pasovni filter, ki se oži, ko vključite več povprečja.

Signal je okoli 50 mV in je bil zakopan v 1 V (od vrha do vrha) hrupa! neverjetno, da ga še lahko merimo!

Rezultat je mogoče upravičiti z blokiranjem laserja, ki prisili signal, da izgine.

Ta tehnika se imenuje fazno občutljivo zaznavanje in ima veliko uporab, za eno je precej hrbtenica vse RF komunikacije na svetu !.

Obstajajo instrumenti, imenovani zaklepanje ojačevalnikov, ki lahko s to metodo izvlečejo nV signale, zakopane v V hrupa. Za celovitejšo razlago in načine za gradnjo vezij s tem si oglejte ta članek o analognih napravah:

www.analog.com/en/analog-dialogue/articles…

Upam, da ste uživali v tem hitrem krampu, če imate kakršna koli vprašanja, vam bom z veseljem odgovoril v komentarjih.

Če se vam je zdelo to koristno, mi dajte glas:)