Pytanie:
Skuteczność uzyskiwania sygnalizacji różnicowej z przetworników wyprodukowanych z pojedynczą końcówką
floppy380
2017-03-30 14:18:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

To będzie pytanie koncepcyjne. Czasami mam do czynienia z akwizycją danych z przetworników, takich jak tensometry, akcelerometry itp. rodzaj czujników. Większość z tych czujników ma własne precyzyjne wzmacniacze. Mówiąc o wyjściu przetwornika, mam na myśli wzmocniony sygnał czujnika. Sygnały te następnie trafiają do wzmacniacza wejściowego akwizycji danych, który jest po prostu wzmacniaczem różnicowym itp. Ale w większości przypadków wyjścia przetwornika są niezbalansowane. Czasami napotykam różnego rodzaju szumy, szum w trybie wspólnym itp.

Ponieważ sygnalizacja różnicowa jest bardziej odporna na szum, pomyślałem o konwersji sygnalizacji single-ended na sygnalizację różnicową, jak poniżej (chcę zaimplementować rysunek 2):

enter image description here

Oto moje pytania.

1 -) Niektóre przetworniki są produkowane i sprzedawane jako przetworniki z sygnalizacją różnicową. Są więc gotowe do podłączenia do wzmacniacza różnicowego. Ale jeśli ktoś ma przetwornik i chce go użyć jako sygnalizacji różnicowej, jak na moim rysunku 2, czy byłoby to niewłaściwe traktowanie? Pytam, ponieważ jeśli odwrócę sygnał samodzielnie, aby uzyskać sygnał różnicowy, jak na rysunku 2, to mogę wprowadzić szum do odwróconego wejścia, wchodząc w interakcję z odwracającym obwodem opAmp, i to nie będzie powszechne w przypadku obu sygnałów. Więc moje pierwsze pytanie brzmi: czy jest powszechną praktyką konwertowanie sygnalizacji single-ended na sygnalizację różnicową (ze względu na odporność na zakłócenia), gdzie przetwornik został faktycznie zaprojektowany do sygnalizacji single-ended?

2-) Jeśli ta metoda ma sens. Oto typowa odwracająca konfiguracja opAmp:

enter image description here

Wybrałbym R1 i R2 10k. Jak impedancja wejściowa wzmacniacza różnicowego akwizycji danych wpływa na wybór R1 i R2 tutaj? Chcę, żeby odwracanie było jak najbardziej precyzyjne. Czy jest do tego kategoria opAmp, przykład byłby świetny? Nie chcę na przykład używać LM741.

Trzy odpowiedzi:
Andy aka
2017-03-30 15:07:40 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ponieważ sygnalizacja różnicowa jest bardziej odporna na szum

Każda sygnalizacja jest podatna na zakłócenia - to sposób, w jaki Twój wzmacniacz odbiorczy radzi sobie z odebranymi sygnałami, określa, jak dużą odporność można uzyskać.

Możesz jednak mieć doskonały wzmacniacz różnicowy podłączony do pojedynczego źródła (przez odpowiednio zbalansowany kabel), który ma problemy. Jeśli impedancja wyjściowa gorącego przewodu wynosi kilkadziesiąt omów w porównaniu z impedancją odniesienia nadawania 0 V, mamy tak zwaną „impedancję uziemienia imbalance”. Zauważ, że powiedziałem imbalance.

Jeśli pojawi się szum i "uderzy" w kabel, wytworzy większy sygnał na gorącym wyjściu niż ten, który powstał na sygnale odniesienia 0 V. Oto, co mam na myśli, mówiąc o dobrym scenariuszu: -

enter image description here

Źródło sygnału jest „doskonałe”, ponieważ ma taką samą niską impedancję dla gorącego drutu, jak napięcie odniesienia 0 V. Oczywiście, jeśli pojawi się jakikolwiek szum, to trafi on w oba przewody w kablu, a ponieważ oba przewody mają równy balans impedancji do masy, szum odbierany przez wzmacniacz różnicowy jest równy i można go dość łatwo usunąć.

Jeśli źródło sygnału ma impedancję wyjściową różną od zera, może wystąpić problem, który można rozwiązać w ten sposób: -

enter image description here

Teraz impedancje są w dużej mierze takie same - dodane rezystory są wybierane tak, aby były identyczne i „zalewają” różnicę impedancji między gorącym drutem a napięciem odniesienia 0 V. Równowaga impedancji uziemienia będzie dobra, a szum będzie taki sam na obu odbieranych przewodach (pod warunkiem, że wzmacniacz wejściowy ma również dobry balans impedancji wejściowej uziemienia).

Dodanie stopnia odwracającego może pogorszyć sytuację - utrzymuj równowagę impedancji uziemienia na końcu wysyłania i minimalizuj problemy bez dodawania wzmacniacza.Oczywiście w ekstremalnych okolicznościach musisz przesłać większy sygnał i można to zrobić (ostrożnie) ze zrównoważonym buforem.Aby zachować „równowagę” (taką samą dla obu sygnałów), użyj wzmacniacza odwracającego i nieodwracającego - to w dużej mierze gwarantuje, że impedancja przy wysokich częstotliwościach będzie równa.

Nie można tego osiągnąć używając „oryginalnego” sygnału i wzmacniacza buforowego, ponieważ nie ma możliwości kontrolowania impedancji względem siebie.Jeśli to działa, to szczęście, a to nie jest dobra inżynieria.

Myślę, że wpadłem na pomysł.Więc jeśli mam przetwornik z pojedynczym końcem, mogę dodać rezystor między czujnikiem GND a GND wzmacniacza różnicowego pomiaru;te same impedancje spowodowałyby ten sam szum i zostaną one odjęte.Ale jak mogę zmierzyć impedancję gorącej, aby dodać szeregowy rezystor do połączenia uziemiającego?
Zwykle dodajesz (powiedzmy) 100 omów do każdej linii, tak aby 100 omów stało się impedancją dominującą.Jeśli impedancja wyjściowa przetwornika nadal dominuje (przeczytaj arkusz danych), staje się to bardziej problematyczne;wtedy należy zbuforować przetwornik i zbuforować odniesienie 0 woltów.Jeśli wzmacniacze buforowe są tą samą częścią, uzyskasz równowagę, a także możesz dodać 50 lub 100 omów.Jeśli DS nic ci nie powie, prawdopodobnie najbezpieczniej będzie buforować niż mierzyć.
Ten scenariusz 100 omów dotyczy tylko jednego traducera podłączonego do kanału, prawda?Wyobraź sobie, że mam cztery przetworniki z pojedynczym końcem, podłączone do czterech kanałów akwizycji danych za pomocą kabli BNC.Czy można dodać 100 omów na masę każdego przetwornika, bo w takim przypadku będą to cztery rezystory 100 omów równolegle I chociaż?Powinienem dodać 400 omów do masy każdego przetwornika.Lub po prostu dodać 100hm do AIGND szeregowo w systemie daq?A jak mogę w praktyce dodać serię 100 Ohm do kabla BNC?Czy powinienem to wyciąć?Przykro mi, że to pytanie może brzmieć głupio, ale naprawdę cierpię z powodu praktycznych informacji.
Każdy przetwornik MUSI traktować jako oddzielne połączenie sygnałowe i odniesienia.Nie możesz uzgadniać referencji na końcu odbioru.OK, to brzmi surowo, a od 0,5 do 100 metrów kabla zasady można wygiąć, ale jeśli zawsze będziesz trzymać się powyższej zasady, nie pomylisz się zbytnio.
Ale w pojedynczym daq wszystkie masy czujnika są połączone razem z masą wejścia analogowego i ziemią.Na końcu odbiorczym masy są podłączone do AIGND.Mówię o podłączeniu pojedynczych czujników do pojedynczej płytki daq.
Twoje pytanie jasno mówi o różnicowych wejściach daq.Pojedyncze wejścia daq współdzielące wspólną lokalną masę będą powodować problemy i nie mogą być odporne na zakłócenia w trybie wspólnym z powodu nierównowagi impedancji.
Moja firma produkuje systemy wielokanałowe i wszystkie mają pojedyncze wyjścia i każdy klient, którego dostarczamy, korzysta z w pełni różnicowych wejść z powodów podanych w mojej odpowiedzi, a ponadto unika prądów zwarciowych, gdy oba systemy mają oddzielne uziemione punkty uziemienia.Bardzo powszechny problem w zastosowaniach przemysłowych.
Myślę, że używamy single-ended daq board, kiedy sprawdzam masy, kiedy wszystkie są podłączone do breakoutboxa bnc, ich masy są wszystkie podłączone i podłączone do masy płyty głównej komputera, która idzie do ziemi.Ale źródła sygnału pływają (nie są podłączone do ziemi, więc nie ma pętli g.).Pętle uziemienia są unikane, ale jak powiedziałeś, będzie tam szum w trybie wspólnym.Powodem są typy czujników, których używają.Zobacz: http://www.vaisala.com/Vaisala%20Documents/Brochures%20and%20Datasheets/CEN-G-Indigo-201-Datasheet-B211607EN.pdf Czy ten czujnik nie jest przeznaczony tylko do pomiarów jednostronnie zakończonych?
W celu redukcji szumów (jeśli jest to problem), wymagane są indywidualnie wejścia różnicowe, a także upewnienie się, że przetwornik zapewnia przyzwoity balans impedancji uziemienia.Przeczytaj ponownie moją odpowiedź
Otworzyłem teraz nowe pytanie: http://electronics.stackexchange.com/questions/296158/a-question-about-choosing-implementing-and-placing-a-strain-gauge-amplifier Z przyjemnością wysłucham Twojej opiniitakże.Z góry dziękuję
Dan Mills
2017-03-30 15:14:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ważną rzeczą w zrównoważonych liniach do tłumienia zakłóceń jest dopasowanie impedancji źródła, a nie różnicowanie napięcia.

W związku z tym można wykonywać prawie tak dobrze jak aktywny stopień różnicowy, po prostu dopasowując impedancję do uziemienia między dwoma nogami przetwornika.

Rezystor łączący -nóżkę z masą przy przetworniku, dobrany tak, aby pasował do impedancji wyjściowej czujnika, spowoduje, że różnicowy wzmacniacz wejściowy będzie odrzucał znaczące zakłócenia (i nie potrzebuje żadnego zasilania na przetworniku).

Sposób myślenia o tym polega na postrzeganiu tego jako mostka Wheatstone'a, w którym napięcie wzbudnicy jest szumem, a napięcie sygnału jest wprowadzane szeregowo do jednej nogi lub w fazie przeciwnej do obu nóg, z czego możemy to zobaczyć Pod warunkiem, że opory są dopasowane, otrzymasz anulowanie, nawet jeśli pożądany sygnał jest kierowany tylko na jedną nogę.

Nawiasem mówiąc, wysoka impedancja w trybie wspólnym na odbiorniku znacznie zmniejszy wpływ niewielkich niedopasowań impedancji źródła.

Jeśli pracujesz na różnych szerokościach pasma audio, THAT CORP ma doskonały (opatentowany) odbiornik bootstrapped, który jest naprawdę bardzo dobry. http://www.thatcorp.com/datashts/THAT_1200-Series_Datasheet.pdf

Sugerowałbym również, że przeczytanie artykułu na ten temat autorstwa Billa Whitlocka z transformatora Jensen może być interesujące. https://sound-au.com/articles/balanced-interfaces.pdf

Andy dotarł tam pierwszy!
Ale Twoje linki są niesamowite, dzięki!
Niezłe wyjaśnienie.Czy masz również źródło / łącze, w jaki sposób mogę zmierzyć impedancję linii i przeprowadzić dopasowanie impedancji?To jedyna teoria wszędzie.
Dopasowanie impedancji jest zwykle terminem odnoszącym się do linii przesyłowych (linii, które mają znaczny ułamek jednej czwartej długości fali przy częstotliwości będącej przedmiotem zainteresowania). Odniosłem wrażenie, że masz do czynienia z czymś o niskiej częstotliwości?Aby zmierzyć impedancję źródła niskiej częstotliwości, należy zmierzyć napięcie podczas przełączania dwóch różnych obciążeń rezystancyjnych, a następnie rozwiązać wynikające z tego równoczesne równania.Alternatywnie, wymień rezystor na potencjometr i wyreguluj, aż napięcie obciążenia osiągnie połowę napięcia w obwodzie otwartym, a następnie odłącz i zmierz potencjometr, rezystancja potencjometru będzie równa rezystancji źródła.
Rozumiem, co masz na myśli.ale to, co mnie przeraża, to: wyobraź sobie nieznane wyjście czujnika źródła + impedancja linii wynosi 100 omów, a kiedy ustawię garnek na 100 omów na końcu linii, mogę znaleźć impedancję źródła, gdy napięcie jest równe połowie.na razie dobrze.ale wtedy źródło zostanie przeciążone, widząc tylko 200 Ohm?czy to jest bezpieczne?dzięki
Trevor_G
2017-03-30 14:43:17 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nie sądzę, abyś w ten sposób zaburzał równowagę.Nie ma możliwości dopasowania impedancji obu sygnałów.Na to, czy naprawdę potrzebujesz, odpowiadają tutaj inni.

Jeśli robisz to sam, powinieneś użyć konwertera pojedynczego na różnicowy, takiego jak LT6350

enter image description here

Jednak musisz wziąć tam zasilacze i filtrować je dobrze.

Sprawdź także, czy zasięg sygnału znajduje się w zasięgu urządzenia

Jeśli jest to aplikacja przemysłowa, mogą istnieć takie urządzenia do konwersji, przedwzmacniacze, dostępne na rynku po odpowiednio zawyżonej cenie.

czy ten układ scalony przezwyciężyłby problem dopasowania impedancji, czy nadal pozostanie?
@doncarlos z odpowiednim RL powinien.


ⓘ
To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...