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標(biāo)題: 怎么利用單片機(jī)等微處理器AD測(cè)量多路不共地差分信號(hào)V2 [打印本頁(yè)]

作者: yonko 時(shí)間: 2019-4-29 21:33
標(biāo)題: 怎么利用單片機(jī)等微處理器AD測(cè)量多路不共地差分信號(hào)V2
這篇文章寫(xiě)了很久，昨天在考慮一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)、控制器、電路板、儀器儀表開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中可能會(huì)用到這個(gè)設(shè)想，但是因?yàn)檫^(guò)了很久有點(diǎn)忘了，所以打算回頭再看看這篇文章，不看不知道，一看嚇一跳，發(fā)現(xiàn)當(dāng)初寫(xiě)的這篇文章太簡(jiǎn)略了，很多計(jì)算方法都沒(méi)有介紹，所以這里打算重寫(xiě)擴(kuò)充一下。
在這個(gè)項(xiàng)目中會(huì)對(duì)多個(gè)4-20mA的電流信號(hào)進(jìn)行采集，當(dāng)然也有多路其他模擬電壓信號(hào)，幾乎這些都是不共地的信號(hào)。對(duì)于PLC或者專用數(shù)據(jù)采集卡來(lái)說(shuō)沒(méi)什么問(wèn)題，因?yàn)橐话氵@些產(chǎn)品都能支持差分信號(hào)采集，但是對(duì)于單片機(jī)或者AD芯片等來(lái)說(shuō)就比較困難了，因?yàn)樗鼈円蟮腁D模擬量輸入的參考地一般都是同一個(gè)地線。
怎么辦呢？查閱了不少資料，于是想到了使用差分運(yùn)算放大器搭建一個(gè)差分信號(hào)到單端信號(hào)的轉(zhuǎn)換電路可能是一個(gè)不錯(cuò)的方法。

圖 1 差分運(yùn)放的一個(gè)電路計(jì)算
如圖 1，這個(gè)是差分運(yùn)放的一個(gè)減法器典型應(yīng)用，但是在這里我們換一個(gè)思路，不是做減法運(yùn)算，而是用于采集差分電壓信號(hào)。
可以得出，只要保證R1=R2=R3=R4，如選取10KΩ，那么就能直接得出:
Vout=V2-V1; （式1）
式1中，（V2-V1）可以看做差分信號(hào)，即V2與V1的電壓差信號(hào)，而輸出Vout則是相對(duì)于一個(gè)公共地的單端信號(hào)，那么把Vout接入ADC芯片的輸入，就能實(shí)現(xiàn)差分電壓信號(hào)到單端電壓信號(hào)的采集。

圖 2 多路差分信號(hào)的接線
如圖 2，是一個(gè)采集多路差分信號(hào)的參考電路，信號(hào)1與信號(hào)2是兩路不共地的差分信號(hào)，假設(shè)信號(hào)1有差分輸出V1、V2，信號(hào)2也有差分輸出V1’、V2’，那么可以分別將每個(gè)信號(hào)的差分輸出接入差分運(yùn)算放大器，再將對(duì)應(yīng)的運(yùn)放輸出Vout和Vout’接入單片機(jī)的AD口或者ADC芯片中，這樣就可以實(shí)現(xiàn)兩路差分信號(hào)到兩個(gè)單端信號(hào)的轉(zhuǎn)換，再用ADC元件采集單端電壓信號(hào)也就是很簡(jiǎn)單方便的事情。類似地，更多路的差分信號(hào)采集方法以此類推。
在工程應(yīng)用中，一般將4-20mA中接入一個(gè)合適的高精度采樣電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，也可以再與其他電壓模擬信號(hào)一同接入差分運(yùn)放中，運(yùn)放的輸出單端信號(hào)電壓就能在ADC器件中實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。其中，LM324是用得比較多的一種差分運(yùn)放。
以上就是差分信號(hào)轉(zhuǎn)單端信號(hào)的思路，僅供參考。更多精彩，歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)，ID:yonkotech

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