Zmierz małe sygnały ukryte w szumie na oscyloskopie (wykrywanie fazowe): 3 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Wyobraź sobie, że chcesz zmierzyć niewielki sygnał zakopany w szumie, który jest znacznie silniejszy. Obejrzyj wideo, aby szybko dowiedzieć się, jak to zrobić, lub kontynuuj czytanie, aby uzyskać szczegółowe informacje.

Krok 1: Przykład

Wyobraź sobie, że chcesz mierzyć światło odbite od plamki lasera, używając tylko fotodiody bez optyki i prymitywnego wzmacniacza.

Widać, że sygnał, który otrzymujemy, jest zdominowany przez oświetlenie pomieszczenia, a także szum 50 Hz odbierany przez wzmacniacz.

Zwykłe uśrednianie sygnału nie zadziała tutaj, ponieważ zmiany tła (powiedzmy, że poruszyłaś ręką) jest znacznie bardziej znaczącym efektem blokowania lasera w celu zmierzenia różnicy.

To okropna konfiguracja, ponieważ próbujesz zmierzyć sygnał na DC, a to jest bardzo zaszumiony obszar widma. Ale w miarę wchodzenia dalej w klimatyzator hałas generalnie maleje, ponieważ głównym źródłem hałasu jest szum różowy: www.wikipedia.org/wiki/Pink_noise

Więc rozwiązaniem jest przeniesienie naszego sygnału do AC, z dala od źródeł szumu.

Krok 2: Rozwiązanie

Możesz przenieść sygnał do AC, pulsując laserem, a sposób, w jaki to zrobiłem, polega na zasilaniu go z cyfrowego pinu na arduino. Arduino wykonuje migający szkic, który tworzy falę kwadratową 5 kHz, aby bezpośrednio zasilać laser.

możesz następnie podłączyć kolejną sondę do tego kołka, aby poinformować oscyloskop o dokładnej częstotliwości lasera.

Teraz, gdy sygnał jest w AC, możesz połączyć kanał AC z kanałem 1, aby pozbyć się przesunięcia DC i zmaksymalizować zakres dynamiczny ADC.

Następnie chcesz ustawić wyzwalacz dla kanału 2, ponieważ będzie to dokładnie taka sama częstotliwość, jak światło emitowane z lasera.

Teraz widzimy, że w hałasie jest maleńka fala prostokątna. To jest światło lasera!

A ponieważ wyzwalamy z tą samą częstotliwością, możemy uśrednić sygnał: wszystko, co nie jest tą samą częstotliwością co nasz sygnał, lub przypadkowy szum, uśrednia się do 0.

Nasz sygnał, który jest zawsze w fazie z kanałem odniesienia, uśrednia się do stałego kształtu fali.

Krok 3: Wyniki

Widać, że wydobyliśmy nasz sygnał z całego tego hałasu! jest to niezbędne do stworzenia filtra pasmowego, który staje się węższy w miarę uwzględniania większej liczby średnich.

Sygnał ma około 50 mV i został zakopany w szumie 1 V (od szczytu do szczytu)! niesamowite, że wciąż możemy to zmierzyć!

Wynik można uzasadnić zablokowaniem lasera, co wymusza zanik sygnału.

Ta technika nazywana jest detekcją wrażliwą na fazę i ma wiele zastosowań, po pierwsze, jest prawie podstawą całej komunikacji RF na świecie!.

Istnieją przyrządy zwane blokadami we wzmacniaczach, które mogą wydobywać sygnały nV zakopane w V szumu przy użyciu tej metody. Aby uzyskać bardziej wyczerpujące wyjaśnienie i sposoby budowania obwodów za pomocą tego, zapoznaj się z tym artykułem o urządzeniach analogowych:

www.analog.com/pl/dialog-analogowy/artykuly…

Mam nadzieję, że podobał Ci się ten szybki hack, jeśli masz jakieś pytania, chętnie odpowiem na nie w komentarzach.

Jeśli uznałeś to za przydatne, możesz dać mi głos:)