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直流电源差分信号概念

文章来源:稳压电源公司,时间:2017-09-06 14:27    点击量:

    一个直流电源差分信号是用一个数值来表示两个物理量之间的差异.从严格意义上来讲,所有直流电源电压信号都是差分的,因为一个直流电源电压只能是相对于另一个直流电源电压而言的.在某些系统里,系统'地'被用作直流电源电压基准点.当'地'当作直流电源电压测量基准时,这种信号规划被称之为单端的.我们使用该术语是因为信号是用单个导体上的直流电源电压来表示的.

直流电源差分信号概念
    另一方面,一个直流电源差分信号作用在两个导体上.信号值是两个导体间的直流电源电压差.尽管不是非常必要,这两个直流电源电压的平均值还是会经常保持一致.我们用一个方法对直流电源差分信号做一下比喻,直流电源差分信号就好比是跷跷板上的两个人,当一个人被跷上去的时候,另一个人被跷下来了 - 但是他们的平均位置是不变的.继续跷跷板的类推,正值可以表示左边的人比右边的人高,而负值表示右边的人比左边的人高.0 表示两个人都是同一水平.

    应用到电学上,这两个跷跷板用一对标识为V+和V-的导线来表示.当V+>V-时,信号定义成正极信号,当V+<V-时,信号定义成负极信号.

    图2 差分对围绕摆动的平均直流电源电压设置成 2.5V.当该对的每个信号都限制成 0-5V 振幅时,偏移该差分对会提供一个信号摆动的最大范围.当用单一 5V 电源操作时,经常就会出现这种情况.

    当不采用单端信号而采取直流电源差分信号方案时,我们用一对导线来替代单根导线,增加了任何相关接口直流电源电路的复杂性.那幺直流电源差分信号提供了什幺样的有形益处,才能证明复杂性和成本的增加是值得的呢?

    直流电源差分信号的第一个好处是,因为你在控制'基准'直流电源电压,所以能够很容易地识别小信号.在一个地做基准,单端信号方案的系统里,测量信号的精确值依赖系统内'地'的一致性.信号源和信号接收器距离越远,他们局部地的直流电源电压值之间有差异的可能性就越大.从直流电源差分信号恢复的信号值在很大程度上与'地'的精确值无关,而在某一范围内.

    直流电源差分信号的第二个主要好处是,它对外部电磁干扰(EMI)是高度免疫的.一个干扰源几乎相同程度地影响直流电源差分信号对的每一端.既然直流电源电压差异决定信号值,这样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰.除了对干扰不大灵敏外,直流电源差分信号比单端信号生成的 EMI 还要少.

    直流电源差分信号提供的第三个好处是,在一个单电源系统,能够从容精确地处理'双极'信号.为了处理单端,单电源系统的双极信号,我们必须在地和电源干线之间某任意直流电源电压处(通常是中点)建立一个虚地.用高于虚地的直流电源电压来表示正极信号,低于虚地的直流电源电压来表示负极信号.接下来,必须把虚地正确地分布到整个系统里.而对于直流电源差分信号,不需要这样一个虚地,这就使我们处理和传播双极信号有一个高逼真度,而无须依赖虚地的稳定性.

    直流电源差分信号波形和单端等价图2 直流电源差分信号波形和单端等价

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