Bagaimana cara mengukur sinyal diferensial (seperti RS-485 atau DMX) pada osiloskop?

Saya telah menemui sinyal diferensial di beberapa tempat, seperti penguat audio keluaran diferensial dan sekarang dalam proyek yang bekerja dengan DMX yang mirip dengan RS-485. (Berikut pertanyaan serupa tentang RS-485 .)

Melihat bentuk gelombang dari pengontrol pencahayaan DMX misalnya, saya menghubungkan probe saluran 1 ke D +, probe saluran 2 ke D-, dan kedua ground mengarah ke ground.

Ini menghasilkan tampilan ini:

Meskipun ini dapat digunakan, saya tahu itu masih bukan cara yang benar untuk melihat sinyal diferensial.

Apa cara yang benar? Saya pernah mendengar "probe diferensial;" apakah itu berarti saya perlu membeli probe baru?

Alasan Anda tidak dapat mengukur sinyal diferensial semudah dengan osiloskop berkaitan dengan fakta bahwa osiloskop (umumnya) tidak mengambang. Kabel ground pada probe dihubungkan ke sasis osiloskop, yang selanjutnya di-ground. Karena itu, apa pun yang Anda hubungkan dengan ground lead juga akan terhubung ke ground ground. (Seperti yang ditunjukkan oleh video yang saya tautkan di bawah, ini berbahaya jika mengukur tegangan tinggi!)

Saat Anda mengukur dua titik acak dengan multimeter, meter itu mengambang, sehingga Anda tidak menghubungkan kedua titik tersebut ke tanah bumi yang sebenarnya, yang memungkinkan Anda mengukur perbedaan antara titik-titik tanpa khawatir Anda membuat korsleting.

Dalam aplikasi sinyal tegangan rendah, mengikat satu sisi sinyal diferensial ke ground dapat menyebabkan masalah dan dapat merusak transceiver.

Ada dua cara untuk mengukur sinyal diferensial dengan osiloskop:

Jika Anda memiliki osiloskop dua saluran, sambungkan satu sisi sinyal ke saluran 1, dan sinyal pelengkap ke saluran 2. Lead ground tetap tidak terhubung.

Karena Anda tertarik pada perbedaan antara sinyal, Anda ingin mengurangi saluran 2 dari saluran 1. Sebagian besar cakupan menyediakan cara untuk menambah atau mengurangi input saluran 1 dan saluran 2. Pada beberapa cakupan, Anda mungkin harus menambahkan saluran 2, tetapi balikkan sehingga Anda dapat mengurangkannya secara efektif.

Pada gambar ini, ruang lingkup memiliki mode AB yang mengurangi saluran 2 dari 1:

Cara lain memang menggunakan probe diferensial, dan memberikan hasil yang lebih baik tanpa mengurangi jumlah saluran yang dapat digunakan pada osiloskop. (Dan biasanya dirancang untuk pengukuran tegangan tinggi yang lebih aman.) Namun probe ini mahal.

W2AEW melakukan pekerjaan yang luar biasa menjelaskan konsep-konsep ini dalam videonya tentang pengukuran diferensial menggunakan osiloskop . Ada juga video oleh BTC Instrumentasi yang menunjukkan metode pengurangan saluran secara lebih rinci.

Orang lain telah menjelaskan cara mengkonfigurasi dua saluran osiloskop Anda untuk mengukur perbedaan antara dua sinyal.

Tentu saja, Anda mengalami masalah jika Anda ingin mengukur sinyal lain selain sinyal diferensial itu. Saya menganggap ruang lingkup Anda hanya memiliki dua saluran.

Dalam kasus seperti itu, Anda memerlukan probe diferensial. Tapi, seperti yang disebutkan JYelton, probe diferensial itu mahal.

Namun, selama Anda tidak mencoba mengukur voltase sangat tinggi atau frekuensi sangat tinggi, Anda cukup membuat rangkaian penguat diferensial pada protoboard. Anda dapat menyalakannya dari baterai atau dari perangkat yang Anda ukur.

Pastikan Anda menggunakan op amp dengan ayunan tegangan yang memadai, pastikan opnya stabil, dan Anda baik menggunakan rangkaian sederhana ini sebagai probe diferensial yang murah.

Untuk pengukuran diferensial, sebagian besar cakupan dengan setidaknya dua input mendukung fitur berikut:

• Saluran INVERT A atau B (atau keduanya), biasanya ditemukan di dekat posisi atau pengaturan AMPL / DIV.
• Menambah saluran A dan saluran B, biasanya ditemukan di mana Anda mengaktifkan saluran.

INVERT satu saluran, TAMBAH kedua saluran dan voila, pengukuran diferensial Anda.

Mengukur 485 (atau sejenisnya) sinyal berbeda-beda adalah dalam fitur yang paling osiloskop hari ini dan ini sudah dijawab dengan memuaskan tapi aku akan bertanya "mengapa repot-repot" atau "apa yang Anda coba untuk mencapai"?

Jika Anda men-debug tautan 485 yang tidak stabil, saya pikir Anda akan memiliki peluang bagus untuk melihat masalah itu berakhir. Kemungkinan koneksi yang salah akan melewatkan keripiknya dari salah satu dari 485 kabel ke yang lain melalui terminator. Saya tidak mengatakan ini 100% tetapi saya mengatakan bahwa pada beberapa 485 baris saya harus men-debug saya tidak pernah merasakan keharusan untuk mengukur secara berbeda. Jika data yang saya terima terkelupas, saya tidak akan ragu untuk melihat keluaran tunggal dari penerima data - setelah semua, inilah yang memberi makan MCU dan itu adalah MCU yang memberi tahu saya data terkelupas.

Saya telah melakukan beberapa tautan berkecepatan tinggi (80Mbps) yang dikirim dan diterima secara berbeda. Data (sengaja) adalah informasi tepi level tiga untuk secara magnetis berpasangan dengan penerima. Saya tidak pernah merasakan keharusan untuk men-debug ini menggunakan probe diferensial baik - Saya telah mengukur satu ujung untuk memastikan data tampak OK dan kemudian pergi ke keluaran tunggal dari chip penerima untuk melihat apa masalahnya.

Saya kira untuk sinyal diferensial analog, pengukuran diferensial lebih penting karena apa yang mungkin terlihat "buruk" pada satu baris dapat terlihat baik secara berbeda.