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  • 2017-03-22 21:02:44
    差分输入的是将两个输入端的差值作为信号,这样可以免去一些误差。
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  • 如图所示为LM4903/4905差分输入音频放大电路。音频信号以差分的形式输入到+IN端和-IN端。
  • 在XILINX中差分输入信号到单端信号的转换
  • 差分信号和普通的单端信号的优缺点.a.抗干扰能力强。b.能有效抑制EMI。c.时序定位精确。
  • 一、分类:单端输入、伪差分输入差分输入 1、单端输入 单端输入方式优点就是简单,缺点是如果VIN受到干扰,由于GND电位始终是0V,所以最终采样值也会随着干扰而变化。采样值=VIN(叠加干扰值 )- 0V 如图所示,...

    一、分类:单端输入、伪差分输入、差分输入

    1、单端输入

    单端输入方式优点就是简单,缺点是如果VIN受到干扰,由于GND电位始终是0V,所以最终采样值也会随着干扰而变化。采样值=VIN(叠加干扰值 )- 0V

    如图所示,单端输入只有一个输入引脚ADCIN,使用公共地GND作为电路的返回端,ADC的采样值=ADCIN电压-GND的电压(0V)。这种输入方式优点就是简单,缺点是如果vin受到干扰,由于GND电位始终是0V,所以最终ADC的采样值也会随着干扰而变化。

    2、差分输入

    差分受到的干扰是差不多的,输入的共模干扰,在输入时会被减掉,从而降低了干扰,缺点就是接线复杂一些。

    差分信号 优点:易分辨小信号、抗干扰EMS强;缺点:双线

    而差分输入比单端输入多了一根线,最终的ADC采样值=(ADCIN电压)-(ADCIN-电压),由于通常这两根差分线会布在一起,所以他们受到的干扰是差不多的,输入共模干扰,在输入ADC时会被减掉,从而降低了干扰,缺点就是接线复杂一些。而且需要VIN+和VIN-两路反相的输入信号。

    差分输入的是将两个输入端的差值作为信号,这样可以免去一些误差,比如你输入一个1V的信号可电源有偏差实际输入要大0.1.就可以用差分输入1V和2V一减就把两端共有的那0.1误差剪掉了。单端输入无法去除这类误差。

    3、伪差分输入

    为了既有差分输入的优点又有单端输入简单的优点,还有一种伪差分输入,通过把信号地连到ADCIN-端实现一种类似差分的连接,也具有一定的共模抑制能力,只是由于输入信号VIN的阻抗和其地线的阻抗不同,所以在受到干扰时产生的电压尖峰也不会相等,所以共模抑制能力并不是很强 。

    4、总结:

    在单端方式工作时;ADC转换的是单输入引脚对地的电压值;在增益为1时,测量的值就是输入的电压值;范围是0V到VREF;当增益增加时,输入的范围要相应的减小;
    在差分方式工作时;ADC转换的是AIN+与AIN-两个引脚的差值;在增益为1时,测量的值等于(AIN+)-(AIN-),范围是-VREF到+VREF;当增益增加时,输入的范围要相应的减小。

    二、差分放大电路为什么要分单端输入和双端输入,两者有什么本质上的区别?如何区分这两种电路?

    1,两者的主要区别
    若输入的信号线上叠加了频率相同,幅值相同,相位相同的干扰信号(称共模干扰),

    对于单端输入而言,负端输入已被强行拉到地,电位为0,而正端输入则包含了干扰信号信号,单端输入就包含干扰信号。

    而双端输入情况下,共模干扰并不影响两个输入端之差值,可以通过双端输入抵消,相当于抑制了共模干扰。
    2,如何区分:
    将输入信号的两端分别接到差分放大器的正负输入,就是双端输入,其差分输入电压为输入两根信号线的电压差。

    如果将连接到负端的一根线同时接到放大器的地,那么就是单端输入

    三、ADC转换器的单端输入和差分输入的区别?

    1、ADC的输入类型有三种,单端伪差分真差分
    (1)单端输入是Vin,内部ADC读取Vin和GND的差值;
    (2)伪差分AIP-AIN,内部ADC读取AIP和AIN的差值,但允许AIN上有一个很小的共模电压,比如正负0.3V;
    (3)真差分是AIP-AIN,其内部AIP和AIN分别有一个ADC,分别读取转换AIP-GND,和AIN-GND,再对这两个数字值做差,所以AIN上也可以接收很大的共模值;
    2、根据以上可知,对于伪差分输入的ADC,单端信号加在差分输入端AIP,差分负端AIN接地(返回路径),则ADC输入的地线阻抗上耦合的共模量也不会对系统带来影响;

    3.、差分放大器,是仪表放大器的一种,用于接收差模,抑制共模。而可以输出差分信号的放大器,是全差分放大器,其输出以ref为参考输出(真)差分信号,由前述可知,真差分信号接入伪差分输入的ADC是无法正确转换的。

    四、单端输入和差分输入二者区别单端输入和差分输入有什么区别_单端输入和差分输入的区别,单端和差分有什么区别-制造其他资源-CSDN下载

    单端输入,输入信号均以共同的地线为基准.这种输入方法主要应用于输入信号电压较高(高

    于 1 V),信号源到模拟输入硬件的导线较短(低于 15 ft),且所有的输入信号共用一个基准地线.

    如果信号达不到这些标准,此时应该用差分输入.

    对于差分输入,每一个输入信号都有自有的基准地线;由于共模噪声可以被导线所消除,从而减小了噪声误差.

    单端输入时, 是判断信号与GND 的电压差.

    差分输入时, 是判断两个信号线的电压差.

    信号受干扰时, 差分的两线会同时受影响, 但电压差变化不大. (抗干扰性较佳)

    而单端输入的一线变化时, GND 不变, 所以电压差变化较大. (抗干扰性较差)

    差分信号和普通的单端信号走线相比,最明显的优势体现在以下三个方面:

    a.抗干扰能力强,因为两根差分走线之间的耦合很好,当外界存在噪声干扰时,几乎是同

    时被耦合到两条线上,而接收端关心的只是两信号的差值,所以外界的共模噪声可以被完

    全抵消。

    b.能有效抑制 EMI,同样的道理,由于两根信号的极性相反,他们对外辐射的电磁场可以

    相互抵消,耦合的越紧密,泄放到外界的电磁能量越少。

    c.时序定位精确,由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点,而不像普通单端信号

    依靠高低两个阈值电压判断,因而受工艺,温度的影响小,能降低时序上的误差,同时也

    更适合于低幅度信号的电路。目前流行的 LVDS(low voltage differential signaling)就是

    指这种小振幅差分信号技术。

    当 AD 的输入信号只有一路时,为了更好地抑制共模噪声,我们可以采用差分输入方式

    五、为什么单端输入有共模?

      差分对管放大的前提是管子要开启并偏执在放大状态,就是说必须有一个电压使得基极和发射极之间的pn结导通。那么这个电压差就是一种共模信号。

      所以单端输入指的是在一端加上差模信号,但是对管的两端仍然需要共模信号来保证偏置。只是对管不放大共模而已。

    六、差分放大电路单端输入的共模信号

      共模干扰: 一般指在两根信号线上产生的幅度相等,相位相同的噪声。

      常用的差分线对共模干扰的抗干扰能力就非常强。干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中:按噪声产生的原因不同,分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等;按噪声的波形、性质不同,分为持续噪声、偶发噪声等; 按噪声干扰模式不同,分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。

    共模干扰是信号对地的电位差,主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态(同方向)电压迭加所形成。共模电压有时较大,特别是采用隔离性能差的配电器供电室,变送翳输出信号的共模电压普遍较高,有的可高达130V以上。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压,直接影响则控信号,造成元器件损坏(这就是一些系统/0模件损坏率较高的主要原因),这种共模干扰可为直流、亦可为交流。

    差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压,主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压,这种让直接雪加在信号上,直接影响则量与控制精度。

      共模干扰是在信号线与地之间传输,属于非对称性干扰。消除共模干扰的方去包括:

      (1)采用屏蔽双绞线并有效接地

      (2 )强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽

      (3 )布线时远离高压线,更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线

      (4 )采用浅性和稣压电原或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV)在一般情兄下,差模信号就是两个信号之差,共模信号是两个信号的算术平均值。

      共模抑制比:差模信号电压增益与共模信号电压增益的比值,说明差分放大电路对攻模信号的抑制能力,因此共模抑制比越大越好,说明电路的性能优良传输线的共模状态: 当两条耦合传输线上驱动信号的幅度与相位都相同时,称为共模传输模式。此时,传输线的等效电容将随着互容的减少而减少,同时等效电感却因为互感的增加而增加。

      传输线的差模状态: 当两根耦合的传输线相互之间的驱动信号幅值相同但相位相差180 度的时候,就是一个差模传输的模型。此情兄下,传输线的等效电容因为互容的加倍而增加,但是等效电感因为互感的减小而变小。任何电源线上传导干扰信号,均可用差模和共模干扰信号来表示。差模干扰在两导线之间传输,属于对称性干扰; 共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,属于非对称性干扰。在一般情兄下,差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小,共模干扰幅度大、频率高,还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大。因此,欲削弱传导干扰,把EMI信号控制在有关EMC标准规定的极限电平以下。除抑制干扰源以外,最有效的方去就是在开关电原输入和输出电路中加装EMI滤波器。开关电原的工作频率约为10~ 100 kHz。EMC很多标准规定的传导干扰电平的极限值都是从10 kHz算起。对开关电源产生的高频段EMI信号,只要选择相应的去耦电路或网络结构较为简单的EMI滤波器,就不难满足符合EMC标准的滤波效果。差模传导噪音是电子设备内部噪音电压产生的与信号电流或电源电流相同路径的噪音电流。减小这种噪育的方去是在信号线和电源线上串联差模扼流圈、并联电容或用电容和电感组成低通滤波器,来减小高频的噪音。噪音产生的电场引度与电缆到观则点的距离成反比,与频率的平方成正比,与电流和电流环路的面积成正比。因此,减小这种辐射的方去是在信号输入端加LC低通滤波器阻止噪音电流流进电缆; 使用屏 蔽电乡览或扁平电缆,在相邻的导线中传输回流电流和信号电流,使环路面积减小。

      共模传导嗓音是在设备内噪音电压的驱动下,经过大地与设备之间的寄生电容,在大地与电缆之间流动的嗓音电流产生的。减小共模传导噪音的方去是在信号线或电源线中串联共模扼流圈、在地与导线之间并联电容器、组成LC滤波器进行滤波,滤去共模噪声。噪育辐射的电场强度与电缆到观则点的距离成反比,与频率和电缆的长度成正比。共模信号与差模信号辨析。

      差模共模信号,差分放大电路举例来说,假如一个ADC有两个模拟输入端,并且AD转换结果取决于这两个输入端电压之差,那么我们说这个ADC是差分输入的,并把这两个模拟输入端合在一起叫做差分输入端。但是加在差分输入端上的电压并不一定总是大小相等方向相反,甚至很多情兄下是同符号的。(注: 即不一定是一正一负)我们把它们的差叫做差模输入,而把它们共有的量(即平均值)叫做共模输入差分是一种电路形式的叫法

    七、全差分伪差分单端输入ADC理解

    全差分伪差分单端输入ADC理解

     

     

     

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  • 文章内容为运算放大器输入和输出共模与差分电压范围。
  • 参见这篇文章:https://www.cnblogs.com/alifpga/p/7940445.html
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  • 单端、差分、伪差分输入

    千次阅读 2018-09-05 18:41:07
    单端信号(single-end)是相对于差分信号而言的,单端输入指信号有一个参考端和一个信号端构成,参考端一般为地端。   ADC单端输入 比如说UART232串口中,发送端TXD,接收端RXD,参考端是地,GND,是典型的单端...

    单端信号:

    单端信号(single-end)是相对于差分信号而言的,单端输入指信号有一个参考端和一个信号端构成,参考端一般为地端。

     

    ADC单端输入

    比如说UART232串口中,发送端TXD,接收端RXD,参考端是地,GND,是典型的单端信号输入输出。

    单端输入时,是判断信号与 地的电压差。

     

    RS232单端信号接口示意图

    差分信号:

    差分(Differential)是将单端信号进行差分变换,输出两个信号,一个和原信号同相,一个和原信号反相。差分信号有较强的抗共模干扰能力,适合较长距离传输,单端信号则没有这个功能。

    差分输入时,是判断两信号线的电压差。

    差分信号波形图

    信号受干扰时 ,差分的两根线会同时受到影响,但电压差变化不大。而单端输入的一线变化时,GND不变,所以电压差变化较大。

    差分信号和普通的单端信号走线相比,最明显的优势体现在一下三个方面:

      1. 抗干扰能力强,因为两根差分走线之间的耦合很好(最好相邻布线),当外界存在噪声干扰时,几乎是同时被耦合到两条线上,而接收端关心的只是两信号的差值,所以外界的共模噪声可以被完全抵消。

      2. 能有效抑制EMI,同样的道理,由于两根信号的极性相反,他们对外辐射的电磁场可以相互抵消,耦合的越紧密,泄放到外界的电磁能量越少。

      3. 时序定位精确,由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点,而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断,因而受工艺,温度的影响小,能降低时序上的误差,同时也更适合于低幅度信号的电路。目前流行的LVDS(lowvoltagedifferentialsignaling)就是指这种小振幅差分信号技术。

    单端转差分:

    RS485电路图,RS232与RS485之间的转换。485-A与485-B是差分输入输出对,485-RX为单端输出,485-TX为单端输入,485-DIR为方向控制,实现半双工通信。

    上图为典型全差分电路,所谓全差分即输入和输出均为差分的电路。上图所示为全差分运放电路。

    ADC差分输入

    伪差分输入:

    ADC伪差分输入

    为了既有差分输入的优点又有单端输入简单的优点,还有一种伪差分输入,通过把信号地连到ADCIN-端实现一种类似差分的连接。

    伪差分(Pseudo-differential)信号连接方式减小了噪声,并允许在仪器放大器的共模电压范围内与浮动信号连接.在伪差分模式下,信号与输入的正端连接,信号的参考地与输入的负端连接。伪差分输入减小了信号源与设备的参考地电位(地环流)不同所造成的影响,这提高了测量的精度。

    伪差分输入与差分输入在减小地环流和噪声方面是非常相似的,不同的方面在于,差分输入模式下,负端输入是随时间变化的,而在伪差分模式下,负端输入一定仅仅是一个参考。描述伪差分的另外一种方式就是,输入仅仅在打破地的环流这个意义上是差分的,而参考信号(负端输入)不是作为传递信号的,而仅仅是为信号(正端输入)提供一个直流参考点。

    相关问题:

      • 伪差分输入能有效抑制共模噪声吗?

    能部分抑制。由于两线对“大地”阻抗不一致,所以抑制效果有限。

      • 伪差分输入与差分输入相比有哪些优缺点?

    既然是“伪装”的,原则上没有优点只有缺点。其缺点就是两线不对称,共模抑制效果有限。硬要凑一个优点的话,就是可以勉强将单端输出信号伪装成差分,效果比完全单端连接效果稍好一点(解决两端地的小范围浮动)。

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