O que é um ADC diferencial?


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Como um conversor analógico-digital diferencial difere de um ADC comum?

Respostas:


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Um ADC diferencial medirá a diferença de tensão entre dois pinos (entrada de mais e menos). Um ADC de extremidade única ("regular") medirá a diferença de tensão entre um pino e o terra.

Muitos ADCs diferenciais podem ser configurados para fornecer a você o dobro dos canais no modo single-ended. Por exemplo, o AD7265 possui 6 canais diferenciais e 12 canais de extremidade única.


Eu provavelmente deveria ter dito metade do número de canais no modo diferencial :) Adicionei o exemplo AD7265 à minha resposta original. Também existem vários sistemas MUX + ADC (AD363 + AD364) que possuem 16 entradas de extremidade única ou 8 entradas diferenciais.
precisa saber é o seguinte

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Isso é estranho para mim. Por que você usaria dois ADCs para fazer o trabalho de um? O aspecto diferencial poderia ser tratado apenas por um amplificador operacional muito mais barato.
endolith

Os ADCs de entrada dupla são úteis para aqueles momentos em que você precisa coletar dois sinais exatamente ao mesmo tempo, mantendo a contagem, o tamanho e a potência das peças baixos. Um exemplo de aplicativo é o áudio estéreo.
Mike DeSimone 22/09

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Quanto à conversão da entrada diferencial para uma extremidade antes de atingir o ADC: uma entrada diferencial pode fazer um trabalho muito melhor de rejeição no modo comum do que a versão do amplificador externo, porque não possui um estágio de extremidade única para captar ruído. com e pode ser calibrado para minimizar o deslocamento na fábrica. Por fim, uma entrada diferencial pode proporcionar ganho de 6 dB em relação a uma entrada de extremidade única, já que cada perna do par pode passar por toda a faixa de tensão de entrada (por exemplo, com um trilho único de 5 V, você pode amostrar de -5 V a 5 V, não apenas 0 a 5 V).
Mike DeSimone 22/09

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Isso é análogo ao seu osciloscópio de traço duplo, que fornece dois traços de extremidade única (usando o clipe de aterramento de cada sonda) ou um único traço diferencial com as duas sondas (modo X - Y, motivos ignorados).
Kaz

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Um ADC regular mostra suas entradas no intervalo de 0V a AVcc, onde o AVcc é frequentemente configurável (5V, 2,56V, entrada do usuário etc.).

Um ADC diferencial muda a referência mais baixa de 0V para algum outro valor - uma entrada do usuário em uma segunda entrada analógica ou uma referência interna. Isso é útil para medir pequenos sinais que possuem um grande deslocamento CC - por exemplo, medir mudanças de 100mV na faixa de 2,5-2,6V.

As leituras para tensões inferiores ao deslocamento dependem do hardware - podem fornecer leituras negativas, valores absolutos ou zero.

Uma aplicação típica está em uma célula de carga que apresenta uma pequena alteração de tensão em algum deslocamento CC.


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Como outros disseram, ele tem duas entradas para cada sinal, uma das quais é subtraída da outra.

Isso oferece mais relação sinal / ruído, porque

  • O nível máximo de entrada é 6 dB maior
  • O ruído não correlacionado das duas entradas combina apenas 3 dB a mais
  • Ele cancela qualquer ruído no modo comum. (Se a tensão de terra do ADC estiver flutuando em relação à terra da coisa que está sendo medida, por exemplo, ambas as entradas se moverão para cima e para baixo juntas, e isso será cancelado. Se as duas entradas forem acionadas pelo mesmo amplificador operacional e parte do ruído da fonte de alimentação está entrando nas duas saídas, que serão canceladas etc.)

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É difícil dizer exatamente do que você está falando sem uma referência, mas acho que você está falando de um ADC que possui uma entrada de par diferencial.

Pares diferenciais são coisas bacanas que permitem dobrar o balanço de tensão percebido sem aumentar a fonte e induzir ruído adicional. Essencialmente, o que acontece é que, em vez de ter um sinal referenciado ao terra, os dois fios são totalmente opostos; quando uma linha está em + 1.3V, a outra está em -1.3V. A voltagem de qualquer linha para o terra é de apenas 1,3V, mas como o ADC está convertendo a diferença de voltagem nesses sinais, você tem 2,6V.

Suponho que você esteja falando de ADCs que amostram sinais diferenciais.

Os pares diferenciais são usados ​​sempre que você quiser limitar as tensões induzidas. Ethernet e USB são sinalizados diferencialmente. Muita RF é sinalizada diferencialmente. Se você procurar no Google, encontrará MUITAS informações.


A sinalização diferencial reduz a quantidade de interferência emitida em outras coisas. Linhas equilibradas com entradas diferenciais reduzem a quantidade de interferência captada de outras coisas. Eles geralmente são combinados, mas não precisam necessariamente ser.
endolith 27/07

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Bem, se você está na extremidade receptora de um par diferencial, está fazendo isso pela imunidade ao ruído. Se você está do lado da transmissão, normalmente está fazendo isso pela imunidade a emissões e / ou ruído. Acho que não deixei claro o suficiente.
akohlsmith

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Outro ponto ainda não mencionado é que um ADC típico projetado para resolver sinais de 0 a 3 volts com precisão de um milivolt (12 bits) pode não ter muito melhor do que a precisão de um milivolts ao tentar resolver um sinal diferencial de 0,1 volts em um sinal em modo comum de dois volts (por exemplo, pode ter 8 bits de precisão útil), enquanto um ADC projetado para resolver pequenos sinais diferenciais seria capaz de ter um desempenho muito melhor; um ADC de 12 bits pode ser projetado para tais fins para fornecer 12 bits de precisão útil com um sinal de 0,1 volts sem ter que ser projetado para fornecer 16 bits de precisão em um sinal maior).


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Um ADC diferencial é um dispositivo de dois terminais. Em princípio, ele leva a diferença entre as tensões nos dois terminais e converte isso no número binário do complemento de 2. Eu diria que é comum ver esse tipo de ADC usado para sinais que variam em torno do GND, pois em princípio as conversões negativas têm significado nesse contexto. Um ADC de extremidade única é um dispositivo de um terminal, onde a tensão é convertida em um número binário comparando-o a uma referência interna (por exemplo, terra). Normalmente, eles são usados ​​para sensores que emitem uma tensão linear na proporção do fenômeno que estão detectando.


Apenas para esclarecer que o que um ADC gera como dados digitais é independente da implementação do circuito analógico. Por exemplo, o TI ADS8519 é um ADC diferencial que permite ao usuário escolher um binário reto ou um complemento de duas saídas.
spade78

@ spade78 Presumo que "binário direto" você quer dizer "binário não assinado", certo?
vicatcu 6/02/11

Não muito assinado ou não assinado, mais como o código de bits é mapeado para as tensões. O binário direto é definido no ADS8519 como 0 binário sendo mapeado para o trilho negativo, o binário 32768 representa 0V e o binário 65535 (é um dispositivo de 16 bits) é mapeado para o trilho positivo.
Spd8:

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Alguns dispositivos permitem escolher a codificação, geralmente entre assinados e não assinados. Curiosidade: tudo o que eles costumam fazer é inverter a parte alta.
Mike DeSimone 22/09
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