单端与差分输入
差分输入与单端输入
合于低幅度信号的电路。目前流行的
LVDS
（
low voltage differential signaling
）就是指这种
小振幅差分信号技术。
水质监测
油田水处理
单端输入
,输入信号均以共同的地线为基准.这种输入方法主要应用于输入信号电压较高(高于1 V),信号源到模拟输入硬件的导线较短(低于15 ft),且所有的输入信号共用一个基准地线.如果信号达不到这些标准,此时应该用差分输入.对于差分输入,每一个输入信号都有自有的基准地线;由于共模噪声可以被导线所消除从而减小了噪声误差.单端输入时
被耦合到两条线上，
而接收端关心的只是两信号的差值，
所以外界的共模噪声可以被完全抵
消。
b.
能有效抑制
EMI
，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相
互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。
c.
时序定位精确，
由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，
而不像普通单端信号依
靠高低两个阈值电压判断，
,
是判断信号
与
GND
的电压差
.
差分输入时
,
是判断两个信号线的电压差
.
信号受干扰时
,
差分的两线会同时受影响
,
但电压差变化不大
. (
抗干扰性较佳
)
而单端输入的一线变化时
, GND
不变
,
所以电压差变化较大
. (
抗干扰性较差
)
差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下三个方面：
a.
抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时
如何实现差分输入转单端输出放大器电路
如何实现差分输入转单端输出放大器电路
问：如何实现低功耗、低成本的差分输入转单端输出放大器电路？
答：许多应用都需要使用低功耗、高性能的差分放大器，将小差分信号转换成可读的接地参考输出信号。
两个输入端通常共用一个大共模电压。
差分放大器会抑制共模电压，剩余电压经放大后，在放大器输出端表现为单端电压。
共模电压可以是交流或直流电压，此电压通常会大于差分输入电压。
抑制效果随着共模电压频率增加而降低。
相同封装内的放大器拥有更好的匹配性能、相同的寄生电容，并且不需要外部接线。
因此，相比分立式放大器，高性能、高带宽的双通道放大器拥有更出色的频率表现。
一个简单的解决方案就是使用阻性增益网络的双通道精密放大器，如图1所示。
此电路显示了一种将差分输入转换为带可调增益的单端输出的简单方式。
系统增益可通过公式1确定：
VOUT = –增益× (VIN1 – VIN2) (1)
其中，增益= RF/1 kΩ，且(VIN1 – VIN2) 是差分输入电压。
图1. 差分输入单端输出放大器。
运放单端转差分电路
运放单端转差分电路
单端转差分电路是一种将单端输入信号转换为差分输出信号的电路。
它由一个运放和几个电阻组成。
以下是一个常见的单端转差分电路的示意图：
R1 R3
VIN ----/\/\-------|-------- VOUT1
|
A
|
R2
|
|
VOUT2
其中，VIN是输入信号，VOUT1和VOUT2是差分输出信号，A是运放。
这种电路的原理是，输入信号通过电阻R1连接到运放的非反馈输入端，同时也通过电阻R3连接到运放的反馈输入端。
电阻R2连接到运放的反馈输入端，形成反馈网络。
当输入信号为VIN时，通过电阻R1和R3的电流将会在电阻R2上产生两个不同的电压，分别是VOUT1和VOUT2。
由于运放的差分放大特性，差分输出信号可被放大，并且输出信号的共模幅度较小，抵抗了电磁干扰。
需要注意的是，单端转差分电路中的电阻值需要选择得合适，以确保输出信号的放大倍数、带宽和共模抑制比满足要求。
集成运算放大电路的输入方式
集成运算放大电路的神奇输入方式集成运算放大电路是当前电子工程中非常常见且重要的模拟电路
之一。
为了让电路发挥更好的性能，对其输入方式的选择也显得尤为
重要。
以下是集成运算放大电路的三种神奇输入方式：
1.差分输入方式：差分输入方式是一种常见的、灵活的输入方式，它使用两个信号作为输入信号，并使用差分放大电路将这两个信号进
行差分放大，并输出放大后的差分信号。
这种输入方式具有很高的输
入阻抗，且输入信号可以有任意一个点为参考电压，是目前最为常用
的输入方式之一。
2.单端输入方式：单端输入方式使用一个信号作为输入信号，且
一般将该信号的参考点接在放大电路的中心点。
单端输入方式的缺点
是其输入阻抗不高，对信号源造成的干扰比较明显，不过它仍然是一
种比较常见的输入方式之一。
3.共模输入方式：共模输入方式是使用两个相同的信号作为输入
信号，并输出它们的差分信号。
该输入方式的优点是在信号源干扰比
较大时，可以通过共模抑制器来减小其影响，并保证输出信号的准确性。
然而，该输入方式对大部分集成运算放大电路并不适用。
以上三种输入方式各具特点，人们在选择时需要根据其具体的应
用环境和性能需求来进行选取。
在实际应用中，常使用多种不同方式
进行组合，以达到更高的性能和稳定性。
plc模拟量差分和单端
plc模拟量差分和单端
模拟量输入模块对电压型输入信号有很高的输入阻抗（为兆欧级），能与输入传感设备的高源阻抗相匹配。
电流型输入模块提供低输入阻抗（250Ω-500Ω），能与兼容场传感设备连接正常动作。
有些模拟量输入模块的输入接口功能有单端或差分输入两种方式，区别在于单端输入的所有输入公用线连在一处，而差分输入模式为每一通道都有单独公共线。
单端模块比其每个差分同类模块有较多输入点。
选择单端还是差分模式在软件设置时用拨动开关设置接口来选择。
每一通道接口有信号滤波和隔离电路来保护模块不受场噪声的影响。
除此之外，用户要考虑在安装模块期间其他电噪声。
典型地，输入模块和转换器连接使用屏蔽导线以提供较好的接口，这使线阻不匀衡达到最小，并提高抗噪声干扰率。
模拟量输出接口有各种配置，从每个模块2个输出到16个输出，一般有4个模拟输出通道，这些通道可置为单端或差分输出，当要求单个隔离输出时常用差分输出。
每一模拟输出与其他通道及PLC本身有电隔离，从而防止由于输出口过压而损坏系统，这些接口可以有也可不带外接电源，这取决于设备类型。
现在大多数模块从PLC电源系统得到电源，因而在计算电流负载时要予以考虑。
adc差分输入电压范围
ADC差分输入电压范围1. 什么是ADC？ADC（Analog-to-Digital Converter）是模拟信号转换为数字信号的设备或模块。
在电子系统中，常常需要将模拟信号转换为数字信号进行处理和分析。
ADC的输入通常是连续变化的模拟信号，输出则是离散的数字信号。
2. ADC的工作原理ADC的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：•采样（Sampling）：将连续变化的模拟信号在一定时间间隔内进行采样，得到一系列离散的采样点。
•量化（Quantization）：将采样点按照一定精度进行量化，即将每个采样点映射到一个特定的数字值。
•编码（Encoding）：将量化后的数字值转换为二进制形式。
•输出（Output）：输出二进制形式的数字信号，供后续处理和分析使用。
3. 差分输入与单端输入在ADC中，输入可以分为差分输入和单端输入两种方式。
差分输入指同时对两个相对参考点（通常为地线GND）之间的电压进行测量。
而单端输入则只对一个参考点与待测电压之间的电压进行测量。
差分输入的主要优点是： - 抗干扰能力更强：由于差分输入同时对两个电压进行测量，可以抵消共模噪声（即两个输入之间的干扰信号）。
- 动态范围更大：差分输入可以测量更大范围的电压信号，适用于高精度和高速应用。
4. ADC差分输入电压范围ADC差分输入电压范围指在差分输入模式下，ADC可以正常工作并保持准确性的输入电压范围。
一般来说，ADC的差分输入电压范围由两个关键参数决定：•参考电压（Reference Voltage）：ADC会将参考电压与待测电压进行比较，以确定数字输出值。
参考电压通常由外部提供，并决定了ADC能够测量的最大和最小电压范围。
•增益（Gain）：ADC通常具有可调节的增益设置，用于放大或缩小输入信号。
增益设置会影响ADC能够测量的有效电压范围。
一般情况下，ADC的差分输入电压范围可以通过以下公式计算：Vrange = (Vref+ - Vref-) * Gain其中，Vrange表示差分输入电压范围，Vref+和Vref-分别表示参考电压的正负端口，Gain表示增益设置。
差分输入单端输出放大器电路图
差分输入单端输出放大器电路图该电路是一款用于将一个差分输入转换为一个单端输出的电路。
当增益等于 1 时 (R1 = R2 = 604W 和 VOUT = V2 – V1)，输入参考差分电压噪声为 9nV/√Hz，差分输入信噪比为 (对于位于 4MHz 噪声带宽内的输入信号)。
输入 AC 共模抑制取决于电阻器 R1 和 R3 的匹配以及LT1567 负输出转换器的增益容差 (在高达 1MHz 频率下，当电阻器匹配误差为 1% 和负输出转换器增益容差为 2% 时，共模抑制至少为 40dB)。
怎样采用多种单端信号驱动低功率的16 位ADC[导读]?匹配传感器输出和 ADC 输入范围可能很难，尤其是要面对当今传感器所产生的多种输出电压摆幅时。
本文为不同变化范围的差分、单端、单极性和双极性信号提供简便但高性能的 ADC 输入驱动器解决方案，本文的所有电路采用了 LTC2383-16 ADC 单独工作或与 LT6350 ADC 驱动器一起工作来实现 92dB SNR。
匹配传感器输出和 ADC 输入范围可能很难，尤其是要面对当今传感器所产生的多种输出电压摆幅时。
本文为不同变化范围的差分、单端、单极性和双极性信号提供简便但高性能的 ADC 输入驱动器解决方案，本文的所有电路采用了 LTC2383-16 ADC 单独工作或与 LT6350 ADC 驱动器一起工作来实现 92dB SNR。
LTC2383-16 是一款低噪声、低功率、1Msps、16 位 ADC，具备±的全差分输入范围。
LT6350 是一款轨至轨输入和输出的、低噪声、低功率单端至差分转换器/ADC 驱动器，具备快速稳定时间。
运用 LT6350，0V 至、0V 至 5V 和±10V 的单端输入范围可以很容易转换为 LTC2383-16 的±全差分输入范围。
全差分驱动图 1 显示了用于本文所述所有电路的基本构件。
该基本构件用于至 LTC2383-16 模拟输入的DC 耦合全差分信号。
差分信号和单端信号概述
差分信号与单端信号概述差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下三个方面：a. 抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消。
b. 能有效抑制EMI(电磁干扰)，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。
c. 时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。
目前流行的LVDS (low voltage differential signaling )就是指这种小振幅差分信号技术。
1、共模电压和差模电压我们需要的是整个有意义的“输入信号”，要把两个输入端看作“整体”。
就像初中时平面坐标需要用x,y两个数表示，而到了高中或大学就只要用一个“数”v,但这个v是由x,y两个数构成的“向量”……而共模、差模正是“输入信号”整体的属性，差分输入可以表示为vi = (vi+, vi-) 也可以表示为vi = (vic, vid) 。
c表示共模，d表示差模。
两种描述是完全等价的。
只不过换了一个认识角度，就像几何学里的坐标变换，同一个点在不同坐标系中的坐标值不同，但始终是同一个点。
运放的共模输入范围：器件(运放、仪放……)保持正常放大功能(保持一定共模抑制比CMRR条件下允许的共模信号的范围。
显然，不存在“某一端”上的共模电压的问题。
但“某一端”也一样存在输入电压范围问题。
而且这个范围等于共模输入电压范围。
道理很简单：运放正常工作时两输入端是虚短的，单端输入电压范围与共模输入电压范围几乎是一回事。
对其它放大器，共模输入电压跟单端输入电压范围就有区别了。
例如对于仪放，差分输入不是0 ,实际工作时的共模输入电压范围就要小于单端输入电压范围了。
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单端输入,输入信号均以共同的地线为基准.这种输入方法主要应用于输入信号电压较高(高于1 V),信号源到模拟输入硬件的导线较短(低于15 ft),且所有的输入信号共用一个基准地线.如果信号达不到这些标准,此时应该用差分输入.对于差分输入,每一个输入信号都有自有的基准地线;由于共模噪声可以被导线所消除,从而减小了噪声误差.
单端输入时, 是判断信号与GND 的电压差.
差分输入时, 是判断两个信号线的电压差.
信号受干扰时, 差分的*同时受影响, 但电压差变化不大. (抗干扰性较佳)
而单端输入的一线变化时, GND 不变, 所以电压差变化较大. (抗干扰性较差)
差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下三个方面：
a.抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消。
b.能有效抑制EMI，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。
c.时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。
目前流行的LVDS（low voltage differential signaling）就是指这种小振幅差分信号技术。
步进电机驱动卡与雷塞运动控制器连接方法和案例解析
来源：本站原创作者：佚名日期：2012年12月03日【字体：大中小】
为了帮助使用者更好地了解雷赛公司运动控制卡、步进电机驱动器的特点，掌握运动控制卡与步进驱动器的连接方法，本文主要概述了脉冲输出模式、脉冲输出驱动方式的概念，讲述了运动控制卡与步进驱动器的连接方法，并对几个典型的故障案例进行了分析，指导使用者自行排查间题，完成自动控制系统构建.
为了帮助使用者更好地了解雷赛公司运动控制卡、步进电机驱动器的特点，掌握运动控制卡与步进驱动器的连接方法，本文主要概述了脉冲输出模式、脉冲输出驱动方式的概念，讲述了运动控制卡与步进驱动器的连接方法，并对几个典型的故障案例进行了分析，指导使用者自行排查间题，完成自动控制系统构建.
一、脉冲输出模式与脉冲输出驱动方式
1、脉冲输出模式
雷赛运动控制卡支持两种脉冲输出模式:一是单脉冲(脉冲十方向)，一种是双脉冲《CW+CCW)，可以通过调用运动控制卡的底层函数进行设定.
(1)单脉冲模式中，PUL和DIR信号如图，1-1所示:
(2)双脉冲模式中，PUL和DIR信号如图1-2示:
2.脉冲输出驱动方式
雷赛运动控制卡支持两种脉冲输出方式:一是单端输出，一是差分输出，可以通过运动控制卡上的跳线开关进行选择.
二、雷塞运动控制卡与步进电机驱动器的连接方法
雷赛运动控制卡与步进电机驱动器的连接方式只有两种:一是单端接法;一是差分接法.由于雷赛公司所有的运动控制卡对单端、差分接法都是支持的，因此，在实际应用中，具体采用哪种接线方法，只取诀于电机驱动器的接口特点.
如雷赛公司步进电机驱动器M415B只支持单端接法，则运动控制卡(本文以雷赛运动控制卡DMC2410为例进行说明)与M41SB的配线只能如下图所示:
图2-1
1、运动控制卡内部跳线设置为单端输出.
2、步进电机驱动器的公共端OPTO, PUL, DIR分别接控制卡的PC+5V (PUL+或DIR+)，PUL-, DIR-.
雷赛公司步进电机驱动器MD556对单端接法、差分接法均支持，则运动控制卡与MD556的配线可以采用单端接法或差分接法(为了提高抗干扰能力，建议采用差分接法).驱动器MD556差分接法的配线如图2-2所示:
图2-2
1、运动控制卡内部跳线设置为差分输出.
2、步进电机驱动器的公共端PUL+, PUL-, DIR+, DIR-分别接控制卡的PUL+, PUL-, DIR+, DIR-.驱动器MD556单端接法的配线如图2-3所示:
图2-3
1、运动控制卡内部跳线设置为单端输出.
2、步进电机驱动器的公共端PUL+, PUL-, DIR+, DIR-分别接控制卡的PUL+, PUL-, DIR+, DIR-.
三、雷赛控制卡与驱动器连接的故障案例分析及其解诀办法
1.案例一
现象:
无论运动控制卡给步进驱动器发送正向脉冲还是负向脉冲，电机都能跑，但只往一个方向运动，其接法方法如图3-1所示.
图3-1
原因:
根据故障现象可以判断:运动控制卡的脉冲输出模式为单脉冲，驱动器为双脉冲模式.运动控制卡的脉冲输出模式与驱动器的脉冲接收模式不一致.因此，当控制卡发正向脉冲，如图3-1所示脉冲从控制卡的PUL端输出，由于控制卡的PUL与驱动器的PUL相连，这时驱动器的PUI端有脉冲输入，则电机正转.当控制卡发负向脉冲，如图3-2所示脉冲还是从控制卡的PUI端输出，然后从驱动器的PUI端输入，则电机还是按原来的方向运动.
解诀办法:
把运动控制卡的脉冲输出模式改为双脉冲或把驱动器的脉冲模式设置为单脉冲模式.让控制卡的脉冲模式与驱动器的脉冲模式保持一致.
2.案例二
现象:
运动控制卡给驱动器发送正向脉冲，电机正转正常.运动控制卡给驱动器发送负向脉冲，电机不能运动.接法方法如图3-3所示.
图3-4
原因:
根据故障现象可以判断:运动控制卡的脉冲输出模式为双脉冲，驱动器为单脉冲模式。
运动控制卡的脉冲输出模式与驱动器的脉冲接收模式不一致.因此，当控制卡发正向脉冲，如图3-3所示，脉冲从控制卡的PUL端输出，由于控制卡的PUL与驱动器的PU以目连，这时驱动器的PUI端有脉冲输入，则电机正转.当控制卡发负向脉冲，如图3-4所示脉冲从控制卡的DIR端输出，然后从驱动器的DIR端输入，驱动器的PUL端没有接收到脉冲输入，则电机停止不动.
解诀办法:
让控制卡的脉冲模式与驱动器的脉冲模式保持一致.
3.案例三
现象:
运动控制卡给驱动器发送正向脉冲，电机抖动.运动控制卡给驱动器发送负向脉冲，电机反转正常.接法方法如图3-5所示.
图3-5
原因:
经查实:运动控制卡与驱动器的脉冲模式均为单脉冲模式，控制卡的脉冲输出与驱动器的脉冲输入模式是匹配的;但驱动器的需要单端驱动方式输入，而运动控制卡的跳线设置为差分输出，控制卡与驱动器的脉冲输出Ii入驱动方式不一致.因此，当控制卡发正向脉冲时，如图3-5所示，驱动器的PUL和DIR 都有脉冲输入，电机抖动.当控制卡发负向脉冲时，如图3-6所示，驱动器的PUL输入脉冲信号，DIR 输入电平信号，电机运转正常.
解诀办法:
通过板卡上的跳线开关，把运动控制卡设置为单端输出.
四、小结
本文以雷赛运动控制卡与雷赛步进驱动器为例分析了控制卡与驱动器连接的方法，主要有两点:一控制卡与驱动器之间的脉冲输出模式要一致;二控制卡与驱动器之间的脉冲输出驱动方式要匹配.在运动控制卡和驱动器性能均完好mIn况下，出现了文中案例的故障现象时，应检查控制卡与驱动器之间的脉冲输出模式、脉冲输出驱动方式是否正确.如果控制卡与驱动器的接线与脉冲模式配置均正确，但还是出现上述故障，则可能是控制卡或驱动器内部发生了故障，请与雷赛公司技术人员联系，及时返还公司检修.。