Eficiencia de obtener señalización diferencial de un transductor fabricado de un solo extremo

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Esta será una pregunta conceptual. A veces me ocupo de la adquisición de datos de transductores, como medidores de tensión, acelerómetros, etc. tipo de sensores La mayoría de estos sensores tienen sus propios amplificadores de precisión. Entonces, lo que quiero decir con la salida del transductor es la señal del sensor amplificado. Estas señales luego van al amplificador de entrada de adquisición de datos, que es simplemente un amplificador diferencial ect. Pero la mayoría de las veces, las salidas del transductor son de un solo extremo. A veces me encuentro con todo tipo de ruido, etc. de modo común.

Dado que la señalización diferencial es más inmune al ruido, pensé en convertir una señalización de terminación única en una señalización diferencial como se muestra a continuación (quiero implementar la Figura 2):

Asíqueaquíestánmispreguntas.

1-)Algunostransductoressefabricanyvendencomotransductoresdeseñalizacióndiferencial.Asíqueestánlistosparaserconectadosaunamplificadordiferencial.PerosiunotieneuntransductoryquiereusarlocomoseñalizacióndiferencialcomoenmiFigura2,¿seríauntratamientoincorrecto?EstoypreguntandoporquesiinviertolaseñalparaobtenerunaseñalizacióndiferencialcomoenlaFigura2,entoncespodríaintroducirruidoenlaentradainvertidaalinteractuarconelcircuitoopAmpinversor,yesonoserácomúnenambasseñales.Entonces,miprimerapreguntaes:¿esunaprácticacomúnconvertirlaseñalizacióndeextremoúnicoalaseñalizacióndeextremodiferencial(conelobjetivodelainmunidadalruido)dondeeltransductorfuediseñadoparalaseñalizacióndeextremoúnico?

2-)Siestemétodotienesentido.AquíestálatípicaconfiguracióndeopAmpinversora:

Elegiría R1 y R2 10k. ¿Cómo afecta la impedancia de entrada del amplificador diferencial de adquisición de datos al elegir R1 y R2 aquí? Quiero que la inversión sea lo más precisa posible. ¿Hay una categoría opAmp para eso, un ejemplo sería genial? No quiero usar LM741 por ejemplo.

    
pregunta user1234

3 respuestas

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Dado que la señalización diferencial es más inmune al ruido

Cualquier señal es susceptible al ruido: la forma en que su amplificador de recepción maneja aquellas señales recibidas determina la cantidad de inmunidad que se puede adquirir.

Sin embargo, puede tener un amplificador diferencial perfecto conectado a una fuente única (a través de un cable adecuadamente equilibrado) que tenga problemas. Si la impedancia de salida del cable caliente es de varias decenas de ohmios en comparación con la impedancia de la referencia de transmisión de 0 voltios, tiene lo que se conoce como "impedancia de tierra desequilibrio ". Tenga en cuenta que dije desequilibrio .

Si el ruido llega y "golpea" el cable, se desarrollará una señal más grande en la salida en caliente que la desarrollada en la señal de referencia de 0 voltios. Esto es lo que quiero decir para un buen escenario: -

Lafuentedeseñales"perfecta", ya que presenta la misma baja impedancia para el cable caliente como referencia de 0 voltios. Claramente, si se produce algún ruido, entonces llega a ambos cables en el cable y, dado que ambos cables tienen el mismo equilibrio de impedancia a tierra, el ruido recibido por el amplificador diferencial es igual y puede cancelarse con bastante facilidad.

Si la fuente de la señal tiene una impedancia de salida que no es cero, entonces podría haber un problema que pueda superarse con esto: -

Ahora,lasimpedanciassonengranmedidalasmismas:lasresistenciasagregadasseeligenparaqueseanidénticasy"inunden" la diferencia en la impedancia entre el cable caliente y la referencia de 0 voltios. El balance de impedancia de tierra será bueno y el ruido será el mismo en los dos cables recibidos (siempre que su amplificador de entrada tenga también un buen balance de impedancia de tierra de entrada).

Agregar una etapa de inversión puede empeorar las cosas: mantenga el equilibrio de la impedancia de la tierra en el extremo de envío y minimice los problemas sin agregar un amplificador. Por supuesto, en circunstancias extremas, tiene que transmitir una señal más grande y esto se puede hacer (con cuidado) con un búfer equilibrado. Para mantener el "equilibrio" (lo mismo para ambas señales) use un amplificador inversor y un amplificador no inversor; esto garantiza en gran medida que la impedancia en las frecuencias altas sea igual.

No puede lograr esto utilizando la señal "original" y un amplificador de búfer porque no tiene forma de controlar las impedancias entre sí. Si funciona es solo suerte y eso no es una buena ingeniería.

    
respondido por el Andy aka
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Lo importante de las líneas balanceadas para el rechazo de la interferencia es que la impedancia de la fuente coincide, no que la tensión sea diferencial.

Debido a este hecho, puede hacer casi tan bien como una etapa diferencial activa simplemente al hacer coincidir la impedancia a tierra entre las dos patas en el transductor.

Una resistencia que conecta la pata a tierra en el transductor, seleccionada para coincidir con la impedancia de salida del sensor, hará que el amplificador de entrada diferencial rechace una interferencia significativa (y no necesita ninguna potencia en el transductor).

La forma de pensar sobre este tema es verlo como un puente de Wheatstone, donde el voltaje del excitador es el ruido y el voltaje de la señal se inyecta en serie en una pierna o en la fase anti en ambas piernas, por lo que podemos ver que siempre que las resistencias coincidan, se cancela incluso si la señal deseada solo se dirige a una pierna.

Incidentalmente, la alta impedancia en modo común en el receptor reducirá sustancialmente el impacto de los desajustes pequeños en la impedancia de la fuente.

Si está trabajando en tipos de ancho de banda de audio, ESE CORP tiene un excelente receptor bootstrap (patentado) que es realmente muy bueno. enlace

También sugeriría que la lectura de un documento sobre esto por Bill Whitlock del transformador Jensen puede ser interesante. enlace

    
respondido por el Dan Mills
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No creo que debas desequilibrarlo así. No hay manera de que puedas igualar la impedancia de ambas señales. Si realmente lo necesitan, otras personas responden aquí.

Si lo hace usted mismo, debe usar un convertidor simple a diferencial como LT6350

Sin embargo, tienes que llevar las fuentes de alimentación allí y filtrarlas bien .

También verifique que el rango de su señal esté dentro del rango del dispositivo.

Si se trata de una aplicación industrial, puede haber dispositivos de conversión, preamplificadores, disponibles en el mercado por un costo excesivamente caro.

    
respondido por el Trevor_G

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