利用單片機等微處理器AD測量多路不共地差分信號的設想方法

ID:63113 · 發表于 2018-4-27 19:48

筆者在承接單片機系統、控制器、電路板、儀器儀表開發定制業務的時候，不時會遇到對多個傳感器輸出的模擬量信號進行AD采集的情況，但是這些信號一般不共地，對共地的AD芯片來說很難辦。
例如，有個項目包含有熱電偶溫度變送器輸出的4-20mA電流信號，壓力變送器輸出的0-5V信號，也有很多種其他儀表輸出的信號需要由一個電路板進行AD采集，這些信號由于是由不同的電源進行供電，在信號輸出上很難做到共地。假如使用PLC或者其他專用的數據采集板卡將會是比較容易的事，因為大部分這些器件集成有差分信號采集接口，但是在一塊電路板上利用單片機或者AD芯片采集不共地的差分信號將會比較困難，因為大部分單片機自帶的AD接口和AD芯片的多路模擬量輸入端是共地，無法直接對差分信號進行信號轉換與采集。
本文在調研多種方案后提出一種設想，將電流信號利用采樣電阻變換為電壓信號后，采用多個差分運算放大器接入多路差分電壓信號，那么差分運放輸出的電壓信號一般和單片機或者AD芯片是共地，這樣就解決了這個問題。

如圖 1，電壓信號1與信號2不共地，那么信號1有兩個輸出V1、V2，信號2也有兩個輸出V1、V2，可以分別將每個信號的兩個輸出接入差分運算放大器，這樣就使兩個運放的輸出信號Vout與單片機AD口或者AD芯片共地，正確選擇R1-R4的值，能決定信號放大、保持還是縮小，用以與AD端口的輸入范圍匹配。
可知，用以上方法即實現了單片機采集多路不共地的差分信號電壓。以上方法未及實踐驗證，僅供參考。

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利用單片機等微處理器AD測量多路不共地差分信號的設想方法

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