Что такое дифференциальный АЦП?


20

Чем отличается дифференциальный аналого-цифровой преобразователь от обычного АЦП?

Ответы:


16

Дифференциальный АЦП будет измерять разницу напряжения между двумя контактами (плюс и минус). Односторонний («обычный») АЦП будет измерять разницу напряжения между одним контактом и землей.

Множество дифференциальных АЦП можно настроить так, чтобы в однопроходном режиме вам удваивалось количество каналов. Например, AD7265 имеет 6 дифференциальных каналов и 12 односторонних каналов.


Я, вероятно, должен был сказать половину количества каналов, когда в дифференциальном режиме :) Я добавил пример AD7265 в свой первоначальный ответ. Также существуют различные системы MUX + ADC (AD363 + AD364), которые имеют 16 несимметричных входов или 8 дифференциальных входов.
jluciani

1
Это странно для меня. Зачем вам когда-либо использовать два АЦП для выполнения работы одного? Дифференциальный аспект может быть обработан гораздо более дешевым операционным усилителем.
эндолит

АЦП с двумя входами удобны в тех случаях, когда вам необходимо производить выборку двух сигналов одновременно, сохраняя при этом количество деталей, размер и низкое энергопотребление. Пример приложения - стереозвук.
Майк Де Симоне

2
Что касается преобразования дифференциального входа в однополярный до того, как он попадет на АЦП: дифференциальный вход АЦП может выполнять работу по подавлению синфазного сигнала намного лучше, чем версия с внешним усилителем, поскольку у него нет однофазного каскада, чтобы улавливать шум с, и может быть откалиброван для минимизации смещения на заводе. Наконец, дифференциальный вход может дать вам усиление в 6 дБ по сравнению с несимметричным входом, поскольку каждая ветвь пары может проходить через полный диапазон входного напряжения (например, с одной шиной 5 В, вы можете производить выборку от -5 В до 5 В, а не только от 0 до 5 В).
Майк ДеСимон,

1
Это аналог вашего двухцилиндрового осциллографа, который дает вам две несимметричные трассы (с использованием зажима заземления каждого зонда) или одну дифференциальную трассу с обоими зондами (режим X - Y, заземления игнорируются).
Каз

8

Обычный АЦП производит выборку входов в диапазоне от 0 В до AVcc, где AVcc часто настраивается (5 В, 2,56 В, пользовательский ввод и т. Д.).

Дифференциальный АЦП сдвигает нижний опорный сигнал с 0 В на какое-то другое значение - либо пользовательский ввод на втором аналоговом входе, либо внутренний опорный сигнал. Это полезно для измерения небольших сигналов с большим смещением постоянного тока - например, для измерения изменений 100 мВ в диапазоне 2,5-2,6 В.

Показания для напряжений ниже смещения зависят от аппаратного обеспечения - могут давать отрицательные значения, абсолютные значения или ноль.

Типичное применение - датчик нагрузки, который имеет небольшое изменение напряжения при некотором смещении постоянного тока.


5

Как говорили другие, он имеет два входа для каждого сигнала, один из которых вычитается из другого.

Это дает вам большее отношение сигнал / шум, потому что

  • Максимальный уровень входного сигнала выше на 6 дБ
  • Некоррелированный шум двух входов объединяется, чтобы быть только на 3 дБ выше
  • Он устраняет любой синфазный шум. (Например, если напряжение заземления АЦП колеблется относительно земли измеряемой вещи, оба входа будут перемещаться вверх и вниз вместе, и это будет отменено. Если оба входа управляются одним и тем же операционным усилителем и некоторый шум источника питания попадает на оба выхода, которые будут отменены и т. д.)

3

Трудно точно сказать, о чем вы говорите, без ссылки, но я предполагаю, что вы говорите о АЦП, который имеет дифференциальный парный вход.

Дифференциальные пары - это отличные вещи, которые позволяют удвоить воспринимаемое колебание напряжения, не увеличивая подачу и не вызывая дополнительного шума. По сути дела, то, что вместо того, чтобы иметь сигнал, привязанный к земле, два провода являются полными противоположностями; когда одна линия находится на + 1,3 В, другая на -1,3 В. Напряжение между любой линией и землей составляет всего 1,3 В, но, поскольку АЦП преобразует разность напряжений этих сигналов, у вас 2,6 В.

Я предполагаю, что вы говорите о АЦП, которые дискретизируют дифференциальные сигналы.

Дифференциальные пары используются там, где вы хотите ограничить индуцированные напряжения. Ethernet и USB имеют дифференциальный сигнал. Много РФ дифференциально сигнализируется. Если вы поохотитесь в Google, вы найдете много дополнительной информации.


Дифференциальная передача сигналы уменьшает величину помех , излучаемую в другие вещи. Балансные линии с дифференциальными входами уменьшают количество интерференции , приобретаемые от других вещей. Они обычно объединяются, но они не обязательно должны быть.
эндолит

1
Хорошо, если вы находитесь на приемном конце дифференциальной пары, вы делаете это для защиты от шума. Если вы находитесь на передающем конце, вы обычно делаете это для помех и / или помехоустойчивости. Я полагаю, я не достаточно ясно дал понять.
akohlsmith

3

Еще один момент, еще не упомянутый, заключается в том, что типичный АЦП, который предназначен для разрешения сигналов 0–3 В с точностью до одного милливольта (12 бит), может иметь не намного большую точность, чем один милливольт, при попытке разрешить дифференциальный сигнал с напряжением 0,1 В, работающий на двухвольтный синфазный сигнал (например, он может иметь 8 бит полезной точности), тогда как АЦП, предназначенный для разрешения небольших дифференциальных сигналов, сможет работать намного лучше; 12-битный АЦП мог бы быть разработан для таких целей, чтобы обеспечить 12 бит полезной точности с сигналом 0,1 В без необходимости обеспечения 16 бит точности при более высоком сигнале).


1

Дифференциальный АЦП - это двухконтактное устройство. В принципе, он берет разницу между напряжениями на двух клеммах и преобразует ее в двоичное число, дополняющее 2. Я бы сказал, что обычно этот тип АЦП используется для сигналов, которые различаются в зависимости от GND, поскольку в принципе отрицательные преобразования имеют значение в этом контексте. Несимметричный АЦП - это устройство с одним контактом, где напряжение преобразуется в двоичное число путем сравнения его с внутренним эталоном (скажем, заземлением). Обычно они используются для датчиков, которые выдают линейное напряжение пропорционально явлению, которое они ощущают.


Просто чтобы уточнить, что то, что АЦП выводит в виде цифровых данных, не зависит от реализации аналоговой схемы. Например, TI ADS8519 - это дифференциальный АЦП, который позволяет пользователю выбрать либо прямой двоичный код, либо два дополнительных выхода.
spade78

@ spade78 Я предполагаю, что "прямой двоичный файл" вы имеете в виду "беззнаковый двоичный файл", верно?
Викацу

Не так много подписано или без знака, больше похоже на то, как битовые коды отображаются на напряжения. Прямой двоичный код определен в ADS8519 как двоичный 0, отображаемый на отрицательную шину, двоичный 32768 представляет 0 В, а двоичный 65535 (его 16-разрядное устройство) отображается на положительную шину.
spade78

1
Некоторые устройства позволяют выбирать кодировку, обычно между подписанным и неподписанным. Забавный факт: все, что они обычно делают, это инвертируют старшие биты.
Майк ДеСимон,
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.