¿Cómo mido señales diferenciales (como RS-485 o DMX) en un osciloscopio?

La razón por la que no puede medir señales diferenciales tan fácilmente con un osciloscopio tiene que ver con el hecho de que los osciloscopios (generalmente) no son flotantes. El cable de tierra de las sondas está conectado al chasis del osciloscopio, que a su vez está conectado a tierra. Debido a esto, cualquier cosa a la que conecte el cable de tierra también se conectará a tierra. (Como demuestran los videos que enlazo a continuación, ¡esto es peligroso si se mide alto voltaje!)

Cuando mide dos puntos aleatorios con un multímetro, el medidor está flotando, por lo que no está conectando ningún punto a tierra real, lo que le permite medir las diferencias entre los puntos sin preocuparse de que esté creando un cortocircuito.

En aplicaciones de señal de bajo voltaje, conectar un lado de una señal diferencial a tierra puede causar problemas y dañar un transceptor.

Hay dos formas de medir señales diferenciales con un osciloscopio:

Si tiene un osciloscopio de dos canales, conecte un lado de la señal al canal 1 y la señal complementaria al canal 2. Los cables de tierra permanecen desconectados.

Dado que está interesado en la diferencia entre las señales, desea restar el canal 2 del canal 1. La mayoría de los osciloscopios proporcionan una forma de sumar o restar las entradas del canal 1 y el canal 2. En algunos osciloscopios, es posible que deba agregar el canal 2, pero inviértalo para restarlo de manera efectiva.

En esta imagen, el alcance tiene un modo AB que resta el canal 2 de 1:

De hecho, la otra forma es usar sondas diferenciales y proporciona mejores resultados sin reducir la cantidad de canales utilizables en el osciloscopio. (Y generalmente están diseñados para mediciones de alto voltaje más seguras). Sin embargo, estas sondas son costosas.

W2AEW hace un excelente trabajo explicando estos conceptos en su video sobre medidas diferenciales usando osciloscopios . También hay un video de BTC Instrumentation que muestra el método de sustracción de canales con más detalle.

Otras personas ya han explicado cómo configurar sus dos canales de osciloscopio para medir una diferencia entre dos señales.

Por supuesto, se encuentra con un problema si desea medir alguna otra señal además de esa señal diferencial. Supongo que su alcance tiene solo dos canales.

En tal caso, necesitaría una sonda diferencial. Pero, como mencionó JYelton, las sondas diferenciales son caras.

Sin embargo, siempre que no intente medir voltajes muy altos o frecuencias muy altas, simplemente puede hacer un circuito de amplificador diferencial en un protoboard. Puede alimentarlo con una batería o quizás con el dispositivo que está midiendo.

Solo asegúrese de usar un amplificador operacional con un cambio de voltaje adecuado, asegúrese de que sea estable y esté listo para usar este circuito simple como una sonda diferencial económica.

Para mediciones diferenciales, la mayoría de los osciloscopios con al menos dos entradas admiten las siguientes funciones:

• INVERTIR el canal A o B (o ambos); por lo general, se encuentra cerca de la posición o del ajuste AMPL/DIV.
• AGREGAR el canal A y el canal B, generalmente se encuentra donde habilita un canal.

INVERTIR un canal, AGREGAR ambos canales y listo, su medida diferencial.

Medir 485 (o similares) señales diferencialmente está dentro de las características de la mayoría de los osciloscopios en estos días y esto ya se ha respondido satisfactoriamente, pero preguntaría "¿por qué molestarse" o "¿qué está tratando de lograr"?

Si estuviera depurando un enlace 485 escamoso, creo que tendría una buena posibilidad de ver el problema de un solo extremo. Es probable que cualquier conexión defectuosa pase su descamación de uno de los cables 485 al otro a través del terminador. No digo que esto sea 100 %, pero digo que en las varias 485 líneas que tuve que depurar nunca sentí la compulsión de medir diferencialmente. Si mis datos recibidos fueran escamosos, no dudaría en mirar la salida de un solo extremo del receptor de datos; después de todo, esto es lo que alimenta la MCU y es la MCU la que me dice que los datos son escamosos.

He hecho algunos enlaces de alta velocidad (80 Mbps) que transmiten y reciben de manera diferencial. Los datos (a propósito) eran información de borde de tres niveles para acoplarse magnéticamente al receptor. Nunca sentí la compulsión de depurar estos usando sondas diferenciales: he medido un solo extremo para asegurarme de que los datos se vean bien y luego fui a la salida de un solo extremo de los chips del receptor para ver cuál era el problema.

Supongo que para las señales diferenciales analógicas, las mediciones diferenciales son más importantes porque lo que puede parecer "desagradable" en una línea podría verse bien diferencialmente.