單端信號(hào)轉(zhuǎn)差分模塊在華楷汽車的使用案例

單端信號(hào)轉(zhuǎn)差分模塊在華楷汽車的使用案例

近期，我公司自主研發(fā)生產(chǎn)的單端信號(hào)轉(zhuǎn)差分模塊在湖北華楷汽車零部件有限公司已投入使用，為該公司的單端信號(hào)轉(zhuǎn)成了差分信號(hào)，解決了信號(hào)難以長(zhǎng)距離傳輸?shù)膯?wèn)題。

差分信號(hào)與單端信號(hào)

一、基本區(qū)別，單端信號(hào)指的是用線纜傳輸?shù)哪撤N信號(hào)，一根線纜沒(méi)參考點(diǎn)怎么會(huì)有信號(hào)呢？參考點(diǎn)就是地啊，就是我們通常講的大地。單端信號(hào)是一種在一跟傳輸線纜上傳輸?shù)呐c地之間的電平差，那么把信號(hào)從A點(diǎn)傳遞到B點(diǎn)的時(shí)候，理論上講A點(diǎn)和B點(diǎn)的地電勢(shì)應(yīng)該差不多是一樣的，差分信號(hào)指的是用兩根線傳輸?shù)男盘?hào)，其中的某根線為地線，傳輸?shù)氖莾筛盘?hào)之間的電平差。當(dāng)從A點(diǎn)傳遞到B點(diǎn)的時(shí)候，A點(diǎn)和B點(diǎn)的地電勢(shì)可以一樣也可以不一樣     但是A點(diǎn)和B點(diǎn)的地電勢(shì)差有一個(gè)范圍，超過(guò)這個(gè)誤差范圍信號(hào)就會(huì)有問(wèn)題。

二、傳輸上的差別，單端信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)是省錢(qián)！方便！操作簡(jiǎn)單！絕大多數(shù)的低頻電平信號(hào)都是使用單端信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)摹Ｒ粋€(gè)信號(hào)一根線的連接方法，最后把兩邊的地用一根線一合并就可以了。缺點(diǎn)在不同應(yīng)用領(lǐng)域暴露的不一樣歸結(jié)起來(lái)，最核心的就是，抗干擾能力差。目前存在的最大問(wèn)題，大家都認(rèn)為地是0V，實(shí)際上，現(xiàn)實(shí)生活中地是個(gè)神奇的東西，用來(lái)連接兩個(gè)系統(tǒng)之間的地那么如果這根線上的電流很大時(shí)，兩點(diǎn)間的地電勢(shì)不可被忽略了，如果被忽視，可能要出大問(wèn)題，這樣一個(gè)信號(hào)從A的角度看起來(lái)是1V，從B的角度看起來(lái)可能只有0.8V了，可能就達(dá)不到某種想要的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，這就是地電勢(shì)差對(duì)單端信號(hào)的影響，但是由于電流的不穩(wěn)定也會(huì)造成一定的影響及干擾，布局結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定的電壓波動(dòng)，這個(gè)勢(shì)必也會(huì)影響到單端信號(hào)的質(zhì)量。差分信號(hào)在這點(diǎn)就能好點(diǎn)，由于兩個(gè)信號(hào)都是相對(duì)于地的當(dāng)?shù)仉妱?shì)發(fā)生變化時(shí)，兩個(gè)信號(hào)同時(shí)變化時(shí)，差分兩根線之間的電壓差卻很少發(fā)生變化。可是你改變， 如果是單端信號(hào)，產(chǎn)生多少，就是多少，這就是噪聲毫無(wú)辦法。

三、       在模擬信號(hào)傳輸中很多人愿意使用差分信號(hào)比如橋式應(yīng)變片式力傳感器，其輸出信號(hào)滿量程時(shí)有的也只有2mv如果使用單端信號(hào)傳輸，那么這個(gè)信號(hào)只要電源的紋波就能把他吃光。所以實(shí)際上，都是用儀表運(yùn)方進(jìn)行放大后，再進(jìn)行處理。使用差分信號(hào)時(shí)，一定要注意一個(gè)問(wèn)題，共模電壓范圍。也就是說(shuō)，這兩根線上的電壓，相對(duì)于系統(tǒng)的地，還是不能太大。    你傳輸0.1V的信號(hào)沒(méi)問(wèn)題，但是如果一根是 1000.0 另外一根是 1000.1，問(wèn)題在于，在很多場(chǎng)合下使用差分信號(hào)都是為了不讓兩個(gè)系統(tǒng)的地簡(jiǎn)單的共在一起更不能把差分信號(hào)中的一根直接接在本地系統(tǒng)的地上，那不白費(fèi)盡嗎--又成單端了那么如何抑制共模電壓呢？其實(shí)也挺簡(jiǎn)單的，將兩根線都通過(guò)一個(gè)足夠大的電阻，連接到系統(tǒng)的地上。

產(chǎn)品簡(jiǎn)介

產(chǎn)品功能

1)                      1組5V-30v差分編碼脈沖A+,A-,B+.B-, C+,C-,D+.D-,輸入；　　

2)                      1組5V-30v NPN編碼脈沖信號(hào)A+ ,B+. C+, D+輸出。

產(chǎn)品特點(diǎn)

a)                      功耗小，可靠性高；

b)                      可長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定工作；

c)                      具有抖動(dòng)小、隔離度高。

典型應(yīng)用

1)                      電機(jī)同步控制；

2)                      印刷、印染等編碼器信號(hào)分多路的場(chǎng)合；

增量式編碼器分配或測(cè)量系統(tǒng)。

使用中的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

1、抗干擾能力強(qiáng)。干擾噪聲一般會(huì)等值、同時(shí)的被加載到兩根信號(hào)線上，而其差值為0，即，噪聲對(duì)信號(hào)的邏輯意義不產(chǎn)生影響。

2、能有效抑制電磁干擾（EMI）。由于兩根線靠得很近且信號(hào)幅值相等，這兩根線與地線之間的耦合電磁場(chǎng)的幅值也相等，同時(shí)他們的信號(hào)極性相反，其電磁場(chǎng)將相互抵消。因此對(duì)外界的電磁干擾也小。

3、時(shí)序定位準(zhǔn)確。差分信號(hào)的接受端是兩根線上的信號(hào)幅值之差發(fā)生正負(fù)跳變的點(diǎn)，作為判斷邏輯0/1跳變的點(diǎn)的。而普通單端信號(hào)以閾值電壓作為信號(hào)邏輯0/1的跳變點(diǎn)，受閾值電壓與信號(hào)幅值電壓之比的影響較大，不適合低幅度的信號(hào)。

缺點(diǎn)

若電路板的面積非常緊張，單端信號(hào)可以只有一根信號(hào)線，地線走地平面，而差分信號(hào)一定要走兩根等長(zhǎng)、等寬、緊密靠近、且在同一層面的線。這樣的情況常常發(fā)生在芯片的管腳間距很小，以至于只能穿過(guò)一根走線的情況下。

差分信號(hào)有個(gè)優(yōu)勢(shì)就是在一個(gè)地做基準(zhǔn)，單端信號(hào)里，測(cè)量信號(hào)的精確值依賴系統(tǒng)共地性。信號(hào)源和信號(hào)接收器距離越遠(yuǎn)，他們局部地的電壓值之間有差異的可能性就越大。從差分信號(hào)恢復(fù)的信號(hào)值在很大程度上與'地'的精確值無(wú)關(guān)，而在某一范圍內(nèi)。

差分信號(hào)的第二個(gè)主要好處是，它對(duì)外部電磁干擾（EMI）是高度免疫的。一個(gè)干擾源幾乎相同程度地影響差分信號(hào)對(duì)的每一端。既然電壓差異決定信號(hào)值，這樣將忽視在兩個(gè)導(dǎo)體上出現(xiàn)的任何同樣干擾。除了對(duì)干擾不大靈敏外，差分信號(hào)比單端信號(hào)生成的 EMI 還要少。

差分信號(hào)提供的第三個(gè)好處是，在一個(gè)單電源系統(tǒng)，能夠從容精確地處理'雙極'信號(hào)。為了處理單端，單電源系統(tǒng)的雙極信號(hào)，我們必須在地和電源干線之間某任意電壓處（通常是中點(diǎn)）建立一個(gè)虛地。用高于虛地的電壓來(lái)表示正極信號(hào)，低于虛地的電壓來(lái)表示負(fù)極信號(hào)。接下來(lái)，必須把虛地正確地分布到整個(gè)系統(tǒng)里。

結(jié)束語(yǔ)

單端信號(hào)轉(zhuǎn)差分模塊能克服工控系統(tǒng)復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下的強(qiáng)干擾，排除強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)等電氣干擾。雙高速差模信號(hào)轉(zhuǎn)換器能有效保護(hù)較為敏感的電路，并且具有脈沖整形功能，有效地提高了系統(tǒng)之間的抗干擾性能，為工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中提供一個(gè)安全接口。