Comment mesurer des signaux différentiels (comme RS-485 ou DMX) sur un oscilloscope?

J'ai rencontré des signaux différentiels à quelques endroits, comme un amplificateur audio à sortie différentielle et maintenant dans un projet fonctionnant avec DMX qui est similaire au RS-485. (Voici une question similaire sur RS-485 .)

En regardant une forme d'onde d'un contrôleur d'éclairage DMX par exemple, j'ai connecté la sonde du canal 1 à D +, la sonde du canal 2 à D- et les deux fils de terre à la terre.

Il produit cet affichage:

Bien que cela soit utilisable, je sais que ce n'est toujours pas la bonne façon de regarder les signaux différentiels.

Quelle est la bonne façon? J'ai entendu parler de "sondes différentielles"; cela signifie-t-il que je dois acheter de nouvelles sondes?

La raison pour laquelle vous ne pouvez pas mesurer des signaux différentiels aussi facilement avec un oscilloscope est liée au fait que les oscilloscopes ne sont (généralement) pas flottants. Le fil de terre sur les sondes est connecté au châssis de l'oscilloscope, qui à son tour est mis à la terre. Pour cette raison, tout ce à quoi vous connectez le fil de terre sera également connecté à la terre. (Comme le montrent les vidéos que je lie ci-dessous, cela est dangereux si l'on mesure la haute tension!)

Lorsque vous mesurez deux points aléatoires avec un multimètre, le compteur est flottant, de sorte que vous n'êtes pas connecter soit le point à la terre réelle, ce qui vous permet de mesurer les différences entre les points sans préoccupation que vous créez un court - circuit.

Dans les applications de signaux à basse tension, le fait de lier un côté d'un signal différentiel à la terre peut provoquer des problèmes et endommager un émetteur-récepteur.

Il existe deux façons de mesurer des signaux différentiels avec un oscilloscope:

Si vous avez un oscilloscope à deux canaux, connectez un côté du signal au canal 1 et le signal complémentaire au canal 2. Les fils de terre ne sont pas connectés.

Puisque vous êtes intéressé par la différence entre les signaux, vous voulez soustraire le canal 2 du canal 1. La plupart des oscilloscopes offrent un moyen d'ajouter ou de soustraire les entrées des canaux 1 et 2. Sur certaines étendues, vous devrez peut-être ajouter le canal 2, mais inversez- le afin de le soustraire efficacement.

Dans cette image, l'oscilloscope a un mode AB qui soustrait le canal 2 de 1:

L'autre façon est en effet d'utiliser des sondes différentielles, et fournit de meilleurs résultats sans réduire le nombre de canaux utilisables sur l'oscilloscope. (Et sont généralement conçus pour des mesures à haute tension plus sûres.) Cependant, ces sondes sont coûteuses.

W2AEW explique parfaitement ces concepts dans sa vidéo sur les mesures différentielles à l'aide d'oscilloscopes . Il y a aussi une vidéo de BTC Instrumentation qui montre la méthode de soustraction de canal plus en détail.

D'autres personnes ont déjà expliqué comment configurer vos deux canaux d'oscilloscope pour mesurer une différence entre deux signaux.

Bien sûr, vous rencontrez un problème si vous souhaitez mesurer un autre signal en plus de ce signal différentiel. Je suppose que votre portée n'a que deux canaux.

Dans un tel cas, vous auriez besoin d'une sonde différentielle. Mais, comme JYelton l'a mentionné, les sondes différentielles sont chères.

Cependant, tant que vous n'essayez pas de mesurer de très hautes tensions ou de très hautes fréquences, vous pouvez simplement créer un circuit amplificateur différentiel sur une carte de proto. Vous pouvez l'alimenter à partir d'une batterie ou peut-être de l'appareil que vous mesurez.

Assurez-vous simplement d'utiliser un ampli opérationnel avec une oscillation de tension adéquate, assurez-vous qu'il est stable, et vous êtes bon d'utiliser ce circuit simple comme sonde différentielle bon marché.

Pour les mesures différentielles, la plupart des oscilloscopes avec au moins deux entrées prennent en charge les fonctionnalités suivantes:

• INVERSE le canal A ou B (ou les deux), il se trouve généralement près de la position ou du réglage AMPL / DIV.
• AJOUT du canal A et du canal B, on le trouve généralement là où vous activez un canal.

INVERSEZ un canal, AJOUTEZ les deux canaux et le tour est joué, votre mesure différentielle.

La mesure différentielle de 485 signaux (ou similaires) fait partie de la plupart des oscilloscopes de nos jours et cela a déjà été répondu de manière satisfaisante, mais je demanderais "pourquoi s'embêter" ou "qu'essayez-vous de réaliser"?

Si vous déboguez un lien 485 floconneux, je pense que vous auriez de bonnes chances de voir le problème de manière asymétrique. Il est probable que toute connexion défectueuse transmettra sa fragilité d'un des 485 fils à l'autre via la terminaison. Je ne dis pas que c'est à 100%, mais je dis que sur les plusieurs 485 lignes que j'ai dû déboguer, je n'ai jamais ressenti la contrainte de mesurer différemment. Si mes données reçues étaient floconneuses, je n'hésiterais pas à regarder la sortie asymétrique du récepteur de données - après tout, c'est ce qui alimente le MCU et c'est le MCU qui me dit les données floconneuses.

J'ai fait quelques liens à haute vitesse (80 Mbps) qui ont transmis et reçu différemment. Les données (intentionnellement) étaient des informations de bord à trois niveaux afin de se coupler magnétiquement au récepteur. Je n'ai jamais ressenti non plus la contrainte de les déboguer à l'aide de sondes différentielles - j'ai mesuré une seule extrémité pour m'assurer que les données semblaient correctes, puis je suis allé sur la sortie asymétrique des puces du récepteur pour voir quel était le problème.

Je suppose que pour les signaux différentiels analogiques, les mesures différentielles sont plus importantes parce que ce qui peut sembler "désagréable" sur une ligne peut sembler bien différentiellement.