Osiloskopunuzda Gürültüye Gömülü Küçük Sinyalleri Ölçün (Faz Duyarlı Algılama): 3 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Gürültüye gömülmüş çok daha güçlü olan küçük bir sinyali ölçmek istediğinizi hayal edin. Nasıl yapılacağına dair hızlı bir inceleme için videoyu izleyin veya ayrıntılar için okumaya devam edin.

Adım 1: Örnek

Bir lazer noktasından yansıyan ışığı sadece optiksiz bir foto diyot ve ham bir amplifikatör kullanarak ölçmek istediğinizi hayal edin.

Aldığımız sinyalin, oda ışıklarının yanı sıra amp tarafından alınan 50 Hz gürültünün baskın olduğunu görebilirsiniz.

Arka plan değiştiğinden (diyelim ki elinizi hareket ettirdiniz), farkı ölçmek için lazeri engellemenin etkisi çok daha önemli olduğundan, sadece sinyalinizin ortalamasını almak burada işe yaramaz.

Bu korkunç bir kurulum çünkü DC'de bir sinyali ölçmeye çalışıyorsunuz ve bu spektrumun çok gürültülü bir alanı. Ancak AC'ye doğru ilerledikçe gürültü genellikle azalır çünkü ana gürültü kaynağı pembe gürültü olarak adlandırılır: www.wikipedia.org/wiki/Pink_noise

Dolayısıyla çözüm, sinyalimizi gürültü kaynaklarından uzağa AC'ye taşımaktır.

2. Adım: Çözüm

Lazeri titreştirerek sinyali AC'ye taşıyabilirsiniz ve bunu burada yaptığım yol, arduinodaki dijital bir pimden güç vererek. Arduino, lazere doğrudan güç sağlamak için 5 khz kare dalga oluşturan bir göz kırpma taslağı çalıştırıyor.

daha sonra osiloskopa lazerin tam frekansını söylemek için bu pime başka bir sonda bağlayabilirsiniz.

Artık sinyal AC'de olduğuna göre, DC ofsetinden kurtulmak ve ADC'nin dinamik aralığını en üst düzeye çıkarmak için AC kanalı 1'i bağlayabilirsiniz.

Ardından, lazerden yayılan ışıkla tam olarak aynı frekans olacağından, 2. kanal için tetikleyiciyi ayarlamak istersiniz.

Şimdi gürültüde küçük bir kare dalga olduğunu görebiliriz. Bu lazerden gelen ışık!

Ve aynı frekansta tetiklediğimiz için sinyalin ortalamasını alabiliriz: sinyalimizle aynı frekansta olmayan herhangi bir şey veya rastgele gürültü, ortalama 0'a çıkar.

Her zaman referans kanalıyla aynı fazda olan sinyalimiz, sabit bir dalga biçimine ortalama çıkacaktır.

3. Adım: Sonuçlar

Tüm bu gürültüden sinyalimizi çıkardığımızı görebilirsiniz! Bu, daha fazla ortalama ekledikçe daralan bir bant geçiren filtre yapmak için önemlidir.

Sinyal 50 mV civarında ve 1 V (tepeden tepeye) gürültüye gömüldü! hala ölçebilmemiz şaşırtıcı!

Sonuç, sinyali kaybolmaya zorlayan lazeri bloke ederek doğrulanabilir.

Bu tekniğe faza duyarlı algılama denir ve birçok kullanım alanı vardır, birincisi dünyadaki tüm RF iletişiminin belkemiğidir!.

Bu yöntemi kullanarak gürültünün V'lerinde gömülü nV sinyallerini çıkarabilen amplifikatörlerde kilit adı verilen araçlar vardır. Daha kapsamlı bir açıklama ve bunu kullanarak devre oluşturmanın yolları için bu analog cihazlar makalesine bakın:

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

Umarım bu hızlı tüyoyu beğenmişsinizdir, herhangi bir sorunuz varsa yorumlarda cevaplamaktan memnuniyet duyarım.

Bunu faydalı bulduysanız bana oy verebilirsiniz:)