模拟偏置（也称为直流偏置）：在交流信号中存在直流信号成分的现象也是直流偏置（DC offset）。许多PicoScope示波器上都有这个特性。当使用正确时，它可以返回垂直分辨率，否则在测量小信号时会丢失。 模拟偏置为输入信号增加了一个直流电压。如果信号超出示波器的模数转换器（ADC）的范围，则可以使用偏置将信号恢复到范围内：
典型应用：LVDS LVDS（低压差分信号）使用由两个反相信号驱动的平衡线。每个信号的标称电压如下：
- 振幅：350 mV峰 - 峰
- 共模偏移：1.2 V
- 高电压：1.2V + 0.5×350mV = 1.375V
- 低电压：1.2V-0.5×350mV = 1.025V
使用的示波器是PicoScope 6404B，一个具有8位分辨率的4通道500 MHz仪器。我们使用模拟LVDS信号。 | |
查看没有模拟偏置的信号 上面的波形显示了模拟LVDS信号（差分对的一半）。我们选择了±2 V量程，这是允许信号适合屏幕的最敏感范围。虽然示波器具有8位分辨率，相当于256个不同的电压电平，但信号仅占该范围的一小部分：总共4V中的350mV，或仅22个电压电平。这个电平数意味着我们只使用log 8 / log 2≈4.5位的ADC 8位分辨率。 放大此信号显示此低分辨率的效果： 使用标尺，我们测量的量化噪声为16 mV。如预期，这接近一个ADC电平：4 V / 256≈15.6 mV。 ![]()
使用模拟偏置 在PicoScope软件中，每个通道的下拉菜单一目了然地显示所有设置。我们已将直流偏置设置为-1.2 V，以消除输入的共模电压（图6）。 这是应用-1.2 V模拟偏置的结果（图7）。 现在信号在175 mV的地之内，我们可以将范围设置为更加灵敏的范围，±200 mV，而不使输入电路饱和（图8）。 该信号现在占据总共400mV的350mV范围，这对应于256个电平中的256个电平。因此，我们使用大约log 224 / log 2≈7.8位的ADC的8位分辨率：超过3位多于之前。这使我们能够以大约10倍的精度测量波形。 放大此波形显示出与上述图5（图9）相比分辨率的巨大改进。 标尺显示，大多数量化噪声现在占据1.58 mV的范围。同样，如预期的，这是大约一个ADC电平：400 mV / 256≈1.56 mV，但这次误差减少到约±2 V范围的十分之一。 ![]()
使用交流耦合 在没有模拟偏置功能的示波器上，或者当模拟偏置范围不足时，有时可以使用AC耦合从输入中消除DC偏置。当信号具有稳定的DC分量时，该技术工作，如在DC电源上的纹波的情况。然而，它对LVDS不能很好地工作，因为信号不是DC平衡的，因此不具有恒定的平均电压。平均值根据数据模式上下漂移，使得无法进行精确测量。 这里，首先，是使用AC耦合的成功示例：具有一些正弦波纹的10伏轨道（图10）。 放大显示了仅使用ADC输入范围的一小部分（图11）的效果。 我们可以通过选择AC耦合来消除DC偏置，这允许我们选择更灵敏的输入范围。现在我们可以使用几乎全范围的分辨率（图12）。 如果我们现在尝试与我们的LVDS波形相同的技巧，如果我们有一个稳定的数据流，结果是可以接受的。然而，如果在长时间不活动之后发生数据突发，则AC耦合电容器将开始充电，产生随时间衰减的不可预测的偏置电压（图13）。 我们可以放大这个波形以显示单个脉冲，但是我们将无法进行任何直流测量，因为没有固定的接地参考。
结论 在典型低电平信号（LVDS线）的示例中，我们的PicoScope示波器的模拟偏置功能允许我们将仪器的灵敏度提高十倍。这导致垂直测量分辨率提高十倍。AC耦合对于稳定波形（例如电源轨上的纹波）很有用，但对串行数据流的使用有限。
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