如何使用示波器测量差分信号

描述

单端传输

单端信令是一种将电信号从发送器传输到接收器的简单且常用的方法。信号以地为参考（0 伏），一根导体（电线）承载信号，一根导体承载公共参考电位。与信号相关的电流从发送器传输到接收器，并通过共享接地连接返回电源。如果传输多个信号，运营商需要为每条传输线加上一根共享接地参考线。图 1 显示了单端信号拓扑。

 

图1 单端传输拓扑

 

差分信号

差分传输不如单端传输常见。它使用两条传输线，有时还带有第三条参考（接地）线。差分对的一条传输线用于传输信号，另一条传输线用于传输反相信号。接收器通过计算反相信号和非反相信号之间的电位差来提取信息。反相和非反相信号都是平衡的，这意味着它们具有相同的电位，但极性相反。通过这种策略，传输线上感应的大部分外部噪声将在接收器端被减去和消除。

对于差分信号，发送器和接收器不一定共享公共接地参考。但是，使用差分信号并不意味着使用接地参考对线路质量没有积极影响。当使用多条传输线时，使用接地参考绝对有益，并为每个差分信号配备一对。图 2 显示了差分信号拓扑。

 

图-2 差分传输的拓扑结构

 

差分信号的好处

一种。没有返回路径

由于（理想情况下）没有返回电流，因此使用接地参考不太重要。接地参考在 RS485 或 CAN 等直流耦合信号中必不可少，其中信号必须保持在允许的电压范围内。

b. 抗传入 EMI 和串扰

如果从外部感应出 EMI（电磁干扰）或串扰（即附近信号产生的 EMI），则它会同等地加到反相和非反相信号上。接收侧响应输入信号的电位差，因此大部分噪声将被消除。因此，信号的带宽和信噪比将得到改善。这种抗噪性允许发送器使用较低的电压电平，但仍保持足够的 SNR 比。此外，与等效的单端实现相比，差分信号的 SNR 值自动增加了两倍。

差分信号测量实践

要测量差分信号，我们有两种选择，一种是使用差分探头，另一种是使用双通道示波器。差分探头价格昂贵，但精度更高。使用二通道/四通道示波器是处理可接受结果的最便宜的方法。

只需将示波器的通道 1 连接到其中一根差分线/电线，将通道 2 连接到另一根。然后转到数学功能并启用 CH1-CH2，这意味着差异。然后调整示波器观察信号。您使用运行/停止或单次按钮来冻结屏幕上的信号并检查它。

我用上述的差分测量方法检查了电话线上的ADSL2+信号。您可以考虑图 3 中的信号。

 

图3 ADSL2+差分上网信号（电话线）

 

您可以按照方法检查 USB、CAN 或您自己想要的差分信号/数据。我的示波器不能触发数学结果信号，所以我不得不使用运行/停止按钮，但你的设备可能有这样的选项。