差分輸入

兩個輸入端差值作為信號的方法

差分輸入的是將兩個輸入端的差值作為信號,這樣可以免去一些誤差,比如你輸入一個1V的信號電源有偏差,比實際輸入要大0.1.就可以用差分輸入1V和2V一減就把兩端共有的那0.1誤差減掉了。單端輸入無法去除這類誤差。

簡介


一個差分信號是用一個數值來表示兩個物理量之間的差異。從嚴格意義上來講,所有電壓信號都是差分的,因為一個電壓只能是相對於另一個電壓而言的。在某些系統里,系統'地'被用作電壓基準點。當'地'當作電壓測量基準時,這種信號規劃被稱之為單端的。我們使用該術語是因為信號是用單個導體上的電壓來表示的。
另一方面,一個差分信號作用在兩個導體上。信號值是兩個導體間的電壓差。儘管不是非常必要,這兩個電壓的平均值還是會經常保持一致。

內容


應用到電學上,這兩個蹺蹺板用一對標識為V+和V-的導線來表示。當V+>V-時,信號定義成正極信號,當V+
差分對圍繞擺動的平均電壓設置成 2.5V。當該對的每個信號都限制成 0-5V 振幅時,偏移該差分對會提供一個信號擺動的最大範圍。當用單一 5V 電源操作時,經常就會出現這種情況。
當不採用單端信號而採取差分信號方案時,我們用一對導線來替代單根導線,增加了任何相關介面電路的複雜性。那麼差分信號提供了什麼樣的有形益處,才能證明複雜性和成本的增加是值得的呢?
差分信號的第一個好處是,因為你在控制'基準'電壓,所以能夠很容易地識別小信號。在一個地做基準,單端信號方案的系統里,測量信號的精確值依賴系統內'地 '的一致性。信號源和信號接收器距離越遠,他們局部地的電壓值之間有差異的可能性就越大。從差分信號恢復的信號值在很大程度上與'地'的精確值無關,而在某一範圍內。
差分信號的第二個主要好處是,它對外部電磁干擾EMI)是高度免疫的。一個干擾源幾乎相同程度地影響差分信號對的每一端。既然電壓差異決定信號值,這樣將忽視在兩個導體上出現的任何同樣干擾。除了對干擾不大靈敏外,差分信號比單端信號生成的 EMI 還要少。
差分信號提供的第三個好處是,在一個單電源系統,能夠從容精確地處理'雙極'信號。為了處理單端,單電源系統的雙極信號,我們必須在地和電源幹線之間某任意電壓處(通常是中點)建立一個虛地。用高於虛地的電壓來表示正極信號,低於虛地的電壓來表示負極信號。接下來,必須把虛地正確地分佈到整個系統里。而對於差分信號,不需要這樣一個虛地,這就使我們處理和傳播雙極信號有一個高逼真度,而無須依賴虛地的穩定性。
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