Mesureu petits senyals enterrats amb soroll al vostre oscil·loscopi (detecció sensible a la fase): 3 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

Imagineu que voleu mesurar un petit senyal enterrat en un soroll molt més fort. Mireu el vídeo per veure com fer-ho ràpidament o continueu llegint per obtenir més informació.

Pas 1: Exemple

Imagineu que voleu mesurar la llum reflectida des d’un punt làser utilitzant només un díode fotogràfic sense òptica i un amplificador cru.

Podeu veure que el senyal que rebem està dominat per les llums de l’habitació i pel soroll de 50 Hz que capta l’amplificador.

Simplement fer la mitjana del vostre senyal no funcionarà aquí, ja que el canvi de fons (per exemple, que heu mogut la mà) és molt més significatiu, ja que l’efecte de bloquejar el làser per mesurar la diferència.

Aquesta és una configuració terrible perquè esteu intentant mesurar un senyal a CC i és una zona de l'espectre molt sorollosa. Però a mesura que aneu més enllà de la CA, el soroll en general disminueix perquè la font principal de soroll s’anomena soroll rosa: www.wikipedia.org/wiki/Pink_noise

Per tant, la solució és traslladar el nostre senyal a la CA, lluny de les fonts de soroll.

Pas 2: Solució

Podeu moure el senyal a la CA pulsant el làser i la manera com ho he fet aquí és alimentant-la des d’un pin digital de l’arduino. L'arduino està executant un esbós de parpelleig que fa una ona quadrada de 5 kHz per alimentar el làser directament.

podeu connectar una altra sonda a aquest pin per indicar a l’oscil·loscopi la freqüència exacta del làser.

Ara que el senyal és a la CA, podeu parellar el canal 1 per desfer-vos del desplaçament de corrent continu i maximitzar el rang dinàmic de l'ADC.

A continuació, voleu configurar el disparador del canal 2, ja que serà la mateixa freqüència que la llum emesa pel làser.

Ara podem veure que hi ha una petita ona quadrada en el soroll. Aquesta és la llum del làser!

I com que estem activant a la mateixa freqüència, podem promoure el senyal: qualsevol cosa que no sigui la mateixa freqüència que el nostre senyal, o soroll aleatori, sortirà de mitjana a 0.

El nostre senyal, que sempre està en fase amb el canal de referència, es reduirà a una forma d’ona constant.

Pas 3: Resultats

Podeu veure que hem esborrat el nostre senyal de tot aquest soroll! això és essencial per fer un filtre de banda que es redueixi a mesura que incloeu més mitjanes.

El senyal ronda els 50 mV i estava enterrat en 1 V (pic a pic) de soroll. increïble que encara el puguem mesurar!

El resultat es pot justificar bloquejant el làser que obliga a desaparèixer el senyal.

Aquesta tècnica s’anomena detecció sensible a la fase i té molts usos, per una banda és pràcticament l’eix vertebrador de tota la comunicació de RF del món.

Hi ha instruments anomenats amplificadors de bloqueig que poden extreure senyals nV enterrats en V de soroll mitjançant aquest mètode. Per obtenir una explicació més completa i per trobar maneres de construir circuits mitjançant això, consulteu aquest article sobre dispositius analògics:

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

Espero que us hagi agradat aquest ràpid hack, si teniu alguna pregunta, estaré encantat de respondre-les als comentaris.

Si us ha semblat útil, podeu votar-me:)