Măsurați semnale minuscule îngropate în zgomot pe osciloscopul dvs. (detecție sensibilă la fază): 3 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:45

Imaginați-vă că doriți să măsurați un semnal mic îngropat în zgomot, care este mult mai puternic. Consultați videoclipul pentru o scurtă trecere despre cum să o faceți sau continuați să citiți pentru detalii.

Pasul 1: Exemplu

Imaginați-vă că doriți să măsurați lumina reflectată de la un punct laser folosind doar o diodă foto fără optică și un amplificator brut.

Puteți vedea semnalul pe care îl primim este dominat de luminile camerei, precum și de zgomotul de 50 Hz captat de amplificator.

Simpla medie a semnalului dvs. nu va funcționa aici, deoarece schimbările de fundal (să zicem că v-ați mișcat mâna) este mult mai semnificativ efectul blocării laserului pentru a măsura diferența.

Aceasta este o configurație teribilă, deoarece încercați să măsurați un semnal la DC și aceasta este o zonă foarte zgomotoasă a spectrului. Dar pe măsură ce mergeți mai departe în curent alternativ, zgomotul scade în general, deoarece principala sursă de zgomot se numește zgomot roz: www.wikipedia.org/wiki/Pink_noise

Deci, soluția este să ne mutăm semnalul în AC, departe de sursele de zgomot.

Pasul 2: Soluție

Puteți muta semnalul în curent alternativ pulsând laserul, iar modul în care am făcut acest lucru este alimentându-l de la un pin digital pe arduino. Arduino rulează o schiță clipitoare care face o undă pătrată de 5 kHz pentru a alimenta laserul direct.

puteți conecta apoi o altă sondă la acest pin pentru a spune osciloscopului frecvența exactă a laserului.

Acum, când semnalul este în curent alternativ, puteți cupla canalul 1 CA pentru a scăpa de offset-ul de curent continuu și pentru a maximiza intervalul dinamic al ADC.

Apoi, doriți să setați declanșatorul pentru canalul 2, deoarece aceasta va fi exact aceeași frecvență ca lumina emisă de laser.

Acum putem vedea că există un val pătrat mic în zgomot. Aceasta este lumina de la laser!

Și pentru că declanșăm la aceeași frecvență, putem emite semnalul: orice lucru care nu este aceeași frecvență ca semnalul nostru sau zgomotul aleator, va avea o medie de 0.

Semnalul nostru, care este întotdeauna în fază cu canalul de referință, va ieși în medie la o formă de undă constantă.

Pasul 3: Rezultate

Puteți vedea că am scos semnalul nostru din tot acel zgomot! acest lucru este esențial pentru a face un filtru de trecere a benzii care se îngustează pe măsură ce includeți mai multe medii.

Semnalul este în jur de 50 mV și a fost îngropat în 1 V (vârf la vârf) de zgomot! uimitor că îl putem măsura în continuare!

Rezultatul poate fi justificat prin blocarea laserului care forțează semnalul să dispară.

Această tehnică se numește detecție sensibilă la fază și are multe utilizări, pentru una este destul de mult coloana vertebrală pentru toate comunicațiile RF din lume !.

Există instrumente numite amplificatoare de blocare care pot extrage semnale nV îngropate în V de zgomot folosind această metodă. Pentru o explicație mai cuprinzătoare și pentru modalități de a construi circuite folosind acest lucru, aruncați o privire la acest articol despre dispozitive analogice:

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

Sper că v-a plăcut acest hack rapid, dacă aveți întrebări, aș fi bucuros să le răspund în comentarii.

Dacă ați găsit acest lucru util, puteți să-mi dați un vot:)