Mjerite sitne signale ugrađene u buku na vašem osciloskopu (fazno osjetljivo otkrivanje): 3 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Zamislite da želite izmjeriti maleni signal zakopan u šumu koji je mnogo jači. Pogledajte video za kratki pregled kako to učiniti ili nastavite čitati za detalje.

Korak 1: Primjer

Zamislite da želite mjeriti svjetlost reflektiranu od laserske točke koristeći samo foto diodu bez optike i sirovo pojačalo.

Možete vidjeti da signalom koji dobivamo dominiraju sobna svjetla, kao i šum od 50 Hz koji je pokupilo pojačalo.

Jednostavno usrednjavanje vašeg signala ovdje neće funkcionirati jer su promjene pozadine (recimo da ste pomaknuli ruku) daleko značajniji učinak blokiranja lasera za mjerenje razlike.

Ovo je užasna postavka jer pokušavate mjeriti signal na istosmjernoj struji, a ovo je vrlo bučno područje spektra. No, kako idete dalje u AC, buka se općenito smanjuje jer se glavni izvor šuma naziva ružičasta buka: www.wikipedia.org/wiki/Pink_noise

Dakle, rješenje je premjestiti naš signal u AC, dalje od izvora buke.

Korak 2: Rješenje

Možete premjestiti signal u izmjeničnu struju pulsiranjem lasera, a način na koji sam to učinio ovdje je napajanjem s digitalnog pina na arduinu. Arduino izvodi treptajuću skicu koja stvara kvadratni val od 5 kHz za izravno napajanje lasera.

zatim možete spojiti drugu sondu na ovaj pin kako biste osciloskopu rekli točnu frekvenciju lasera.

Sada kada je signal u izmjeničnom naponu, možete spojiti AC kanal 1 kako biste se riješili dc pomaka i povećali dinamički raspon ADC -a.

Zatim želite postaviti okidač za kanal 2 jer će to biti ista frekvencija kao i svjetlost koju emitira laser.

Sada možemo vidjeti da se u buci nalazi mali kvadratni val. Ovo je svjetlo lasera!

A budući da aktiviramo na istoj frekvenciji, možemo prosječiti signal: sve što nije iste frekvencije kao naš signal, ili slučajni šum, bit će u prosjeku 0.

Naš signal koji je uvijek u fazi s referentnim kanalom bit će prosječan do konstantnog valnog oblika.

Korak 3: Rezultati

Vidite da smo iskopali naš signal iz sve te buke! ovo je bitno za stvaranje filtra za propusnost pojasa koji se sužava kako uključite više prosjeka.

Signal je oko 50 mV i zakopan je u 1 V (od vrha do vrha) šuma! nevjerojatno da ga još možemo izmjeriti!

Rezultat se može opravdati blokiranjem lasera koji prisiljava signal da nestane.

Ova tehnika se naziva fazno osjetljivo otkrivanje i ima mnogo upotreba, za jednu je prilično okosnica sve RF komunikacije u svijetu !.

Postoje instrumenti koji se nazivaju zaključavanje pojačala koji ovom metodom mogu izdvojiti nV signale zakopane u V šuma. Za opsežnije objašnjenje i načine izgradnje sklopova pomoću ovoga pogledajte ovaj članak o analognim uređajima:

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

Nadam se da ste uživali u ovom brzom hakiranju, ako imate pitanja, rado ću vam odgovoriti u komentarima.

Ako vam se ovo učinilo korisnim, dajte mi glas:)