A/D 差分輸入信號(hào)

在上一節(jié)已經(jīng)提到過(guò)，控制字的第4位和第5位是用于控制 PCF8591 的模擬輸入引腳是單端輸入還是差分輸入。差分輸入是模擬電路常用的一個(gè)技巧，這里我們把相關(guān)知識(shí)做一些簡(jiǎn)單介紹。

從嚴(yán)格意義上來(lái)講，其實(shí)所有的信號(hào)都是差分信號(hào)，因?yàn)樗械碾妷褐荒苁窍鄬?duì)于另外一個(gè)電壓而言。但是大多數(shù)系統(tǒng)，我們都是把系統(tǒng)的 GND 作為基準(zhǔn)點(diǎn)。而對(duì)于 A/D 來(lái)說(shuō)的差分輸入，通常情況下是除了 GND 以外，另外兩路幅度相同，極性相反的輸入信號(hào)，其實(shí)理解起來(lái)很簡(jiǎn)單，就如同蹺蹺板一樣。如圖17-8所示。

圖17-8 差分輸入原理

差分輸入的話，就不是單個(gè)輸入，而是由2個(gè)輸入端構(gòu)成的一組輸入。PCF8591 一共是4個(gè)模擬輸入端，可以配置成4種模式，最典型的是4個(gè)輸入端構(gòu)造成的兩路差分模式，如圖17-9所示。

圖17-9 PCF8591 差分輸入模式

當(dāng)控制字的第4位和第5位都是1的時(shí)候，那么4路模擬被配置成2路差分模式輸入 channel 0 和 channel 1。我們以 channel 0 為例，其中 AIN0 是正向輸入端，AIN1 是反向輸入端，它們之間的信號(hào)輸入是幅度相同，極性相反的信號(hào)，通過(guò)減法器后，得到的是兩個(gè)輸入通道的差值，如圖17-10所示。

圖17-10 差分輸入信號(hào)

通常情況下，差分輸入的中線是基準(zhǔn)電壓的一半，我們的基準(zhǔn)電壓是 2.5 V，假如 1.25 V 作為中線，V+ 是 AIN0 的輸入波形，V- 是 AIN1 的輸入波形，Signal Value 就是經(jīng)過(guò)減法器后的波形。很多 A/D 都采用差分的方式輸入，因?yàn)椴罘州斎敕绞奖葐味溯斎雭?lái)說(shuō)，有更強(qiáng)的抗干擾能力。

單端輸入信號(hào)時(shí)，如果一線上發(fā)生干擾變化，比如幅度增大 5 mv，GND 不變，測(cè)到的數(shù)據(jù)會(huì)有偏差；而差分信號(hào)輸入時(shí)，當(dāng)外界存在干擾信號(hào)時(shí)，只要布線合理，大都同時(shí)被耦合到兩條線上，幅度增大 5 mv 會(huì)同時(shí)增大 5 mv，而接收端關(guān)心的只是兩個(gè)信號(hào)的差值，所以外界的這種共模噪聲可以被完全抵消掉。由于兩根信號(hào)的極性相反，它們對(duì)外輻射的電磁場(chǎng)可以相互抵消，有效的抑制釋放到外界的電磁能量。

在我們的 KST-51 開(kāi)發(fā)板上，我們沒(méi)有做差分信號(hào)輸入的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，由于這個(gè)內(nèi)容在 A/D 部分比較重要，所以還是介紹給大家，以供參考。