AD的差分输入与单端输入.pdf

AD的差分输入与单端输入(2010-11-0911:52:46)转载▼

标签：转载分类：电子技术

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1V)，信号源到模拟输入硬件的导线较短(低于15ft，1ft=304.8mm)，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（lowvoltagedifferentialsignaling）就是指

这种小振幅差分信号技术。

当AD的输入信号只有一路时，为了更好地抑制共模噪声，我们可以采用差分输入方式。

阻抗匹配概念

阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配，得到最大功率输出的一种工作状态。对

于不同特性的电路，匹配条件是不一样的。

在纯电阻电路中，当负载电阻等于激励源内阻时，则输出功率为最大，这种工作状态称为匹

配，否则称为失配。

当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时，为使负载得到最大功率，负载阻抗与内阻必须

满足共扼关系，即电阻成份相等，电抗成份只数值相等而符号相反。这种匹配条件称为共扼

匹配。

阻抗匹配（Impedancematching）是微波电子学里的一部分，主要用于传输线上，来达至所

有高频的微波信号皆能传至负载点的目的，不会有信号反射回来源点，从而提升能源效益。

大体上，阻抗匹配有两种，一种是透过改变阻抗力（lumped-circuitmatching），另一种则是

调整传输线的波长（transmissionlinematching）。

要匹配一组线路，首先把负载点的阻抗值，除以传输线的特性阻抗值来归一化，然后把数值

划在史密夫图表上。

改变阻抗力

把电容或电感与负载串联起来，即可增加或减少负载的阻抗值，在图表上的点会沿著代表实

数电阻的圆圈走动。如果把电容或电感接地，首先图表上的点会以图中心旋转180度，然后

才沿电阻圈走动，再沿中心旋转180度。重覆以上方法直至电阻值变成1，即可直接把阻抗

力变为零完成匹配。

调整传输线

由负载点至来源点加长传输线，在图表上的圆点会沿著图中心以逆时针方向走动，直至走到

电阻值为1的圆圈上，即可加电容或电感把阻抗力调整为零，完成匹配

阻抗匹配则传输功率大，对于一个电源来讲，单它的内阻等于负载时，输出功率最大，此时

阻抗匹配。最大功率传输定理，如果是高频的话，就是无反射波。对于普通的宽频放大器，

输出阻抗50Ω，功率传输电路中需要考虑阻抗匹配，可是如果信号波长远远大于电缆长度，

即缆长可以忽略的话，就无须考虑阻抗匹配了。阻抗匹配是指在能量传输时,要求负载阻抗

要和传输线的特征阻抗相等,此时的传输不会产生反射,这表明所有能量都被负载吸收了.反

之则在传输中有能量损失。高速PCB布线时，为了防止信号的反射，要求是线路的阻抗为

50欧姆。这是个大约的数字,一般规定同轴电缆基带50欧姆,频带75欧姆,对绞线则为100

欧姆,只是取个整而已,为了匹配方便.

阻抗从字面上看就与电阻不一样，其中只有一个阻字是相同的，而另一个抗字呢？简单地说，

阻抗就是电阻加电抗，所以才叫阻抗；周延一点地说，阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向

量上的和。在直流电的世界中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，世界上所有的物质都有电

阻，只是电阻值的大小差异而已。电阻小的物质称作良导体，电阻很大的物质称作非导体，

而最近在高科技领域中称的超导体，则是一种电阻值几近于零的东西。但