Apa itu ADC diferensial?

20

Apa perbedaan antara konverter analog ke digital dari ADC biasa?

adc joeforker
sumber

Jawaban:

16

ADC diferensial akan mengukur perbedaan tegangan antara dua pin (input plus dan minus). ADC satu ujung ("biasa") akan mengukur perbedaan tegangan antara satu pin dan arde.

Banyak ADC diferensial dapat dikonfigurasi untuk memberikan dua kali saluran dalam mode single-berakhir. Misalnya AD7265 memiliki 6 saluran diferensial dan 12 saluran berakhir tunggal.

jluciani
sumber
Saya mungkin harus mengatakan setengah jumlah saluran ketika dalam mode diferensial :) Saya menambahkan contoh AD7265 ke jawaban asli saya. Juga ada berbagai sistem MUX + ADC (AD363 + AD364) yang memiliki 16 input ujung tunggal atau 8 input diferensial.
jluciani
1
Itu aneh bagi saya. Mengapa Anda pernah menggunakan dua ADC untuk melakukan pekerjaan satu? Aspek diferensial bisa hanya ditangani oleh jauh lebih murah op-amp.
endolit
ADC dual-masukan yang berguna untuk saat-saat Anda perlu sampel dua sinyal pada waktu yang sama sambil menjaga bagian menghitung, ukuran, dan daya rendah. Contoh aplikasi adalah audio stereo.
Mike DeSimone
2
Seperti untuk mengkonversi masukan diferensial untuk satu berakhir sebelum hits ADC: masukan diferensial ADC dapat melakukan pekerjaan jauh lebih baik dari yang umum-mode penolakan dari versi eksternal-amplifier, karena tidak memiliki tahap tunggal berakhir untuk mengambil suara dengan, dan dapat dikalibrasi untuk meminimalkan offset di pabrik. Akhirnya, masukan diferensial dapat memberikan 6 dB gain lebih input tunggal berakhir, karena masing-masing kaki pasangan bisa pergi melalui berbagai tegangan input penuh (misalnya dengan 5 V tunggal kereta api, Anda dapat mencicipi dari -5 V ke 5 V, bukan hanya 0 sampai 5 V).
Mike DeSimone
1
Ini analog dengan osiloskop jejak ganda yang memberi Anda dua jejak ujung tunggal (menggunakan klip ground dari setiap probe) atau jejak diferensial tunggal dengan kedua probe (mode X - Y, alasan diabaikan).
Kaz
8

Sebuah sampel ADC biasa itu input dalam kisaran 0V ke AVcc, di mana AVcc sering dapat dikonfigurasi (5V, 2.56V, input pengguna dll).

Sebuah ADC diferensial menggeser referensi lebih rendah dari 0V ke beberapa nilai lain - baik input pengguna pada input analog kedua, atau referensi internal. Hal ini bermanfaat untuk mengukur sinyal kecil yang memiliki DC besar diimbangi - misalnya perubahan pengukuran dari 100mV di 2.5-2.6V jangkauan.

Bacaan untuk tegangan rendah daripada offset tergantung hardware - dapat memberikan bacaan negatif, nilai absolut, atau nol.

Aplikasi khas adalah dalam sel beban yang memiliki perubahan tegangan kecil di beberapa offset DC.

Peter Gibson
sumber
5

Seperti yang dikatakan orang lain, ia memiliki dua input untuk masing-masing sinyal, salah satunya dikurangkan dari yang lain.

Ini memberi Anda lebih banyak rasio signal-to-noise karena

  • Tingkat input maksimum adalah 6 dB lebih tinggi
  • Gangguan yang tidak berkorelasi dari kedua input hanya sebesar 3 dB
  • Ini membatalkan setiap common-mode kebisingan. (Jika tegangan tanah ADC berfluktuasi relatif terhadap tanah dari hal yang diukur, misalnya, kedua input akan bergerak ke atas dan ke bawah bersama-sama, dan ini akan dibatalkan. Jika dua input keduanya diusir dari sama op-amp dan beberapa gangguan catu daya memasuki kedua output, yang akan dibatalkan. dll)
endolit
sumber
3

Sulit untuk mengatakan dengan tepat apa yang Anda bicarakan tanpa referensi, tetapi saya menduga Anda berbicara tentang ADC yang memiliki input pasangan diferensial.

pasangan diferensial hal-hal bagus yang memungkinkan Anda untuk melipatgandakan ayunan tegangan yang dirasakan tanpa meningkatkan pasokan dan merangsang suara tambahan. Pada dasarnya apa yang terjadi di adalah bahwa alih-alih memiliki sinyal direferensikan ke tanah, dua kabel yang jumlah berlawanan; ketika satu baris di 1.3v +, yang lain adalah di -1.3V. Tegangan baik baris ke tanah hanya 1.3v, tapi karena ADC adalah mengkonversi perbedaan tegangan pada sinyal-sinyal ini, Anda memiliki 2.6V.

Saya berasumsi Anda sedang berbicara tentang ADC yang sampel sinyal diferensial.

pasangan diferensial digunakan di mana pun Anda ingin membatasi tegangan induksi. Ethernet dan USB keduanya diberi sinyal berbeda. Banyak RF yang diberi sinyal berbeda. Jika Anda melakukan beberapa berburu di Google Anda akan menemukan BANYAK informasi lebih lanjut.

akohlsmith
sumber
Diferensial signaling mengurangi jumlah gangguan yang dipancarkan ke dalam hal-hal lain. Garis seimbang dengan input diferensial mengurangi jumlah gangguan dijemput dari hal-hal lain. Mereka biasanya digabungkan, tetapi tidak harus demikian.
endolith
1
Nah jika Anda berada di ujung penerima pasangan diferensial, Anda melakukannya untuk kekebalan kebisingan. Jika Anda berada di ujung transmisi, Anda biasanya melakukannya untuk emisi dan / atau kekebalan kebisingan. Saya kira saya tidak membuatnya cukup jelas.
akohlsmith
3

Hal lain yang belum disebutkan adalah bahwa ADC khas yang dirancang untuk menyelesaikan 0-3 sinyal volt untuk satu millivolt presisi (12 bit) mungkin tidak memiliki jauh lebih baik dari satu-millivolt presisi ketika mencoba untuk menyelesaikan 0,1 volt sinyal diferensial naik pada sinyal mode umum dua volt (mis. mungkin memiliki 8 bit presisi yang berguna), sedangkan ADC yang dirancang untuk menyelesaikan sinyal diferensial kecil akan dapat bekerja jauh lebih baik; 12-bit ADC dapat dirancang untuk tujuan tersebut untuk memberikan 12 bit presisi yang berguna dengan sinyal 0,1 volt tanpa harus dirancang untuk memberikan 16 bit presisi pada sinyal yang lebih besar).

supercat
sumber
1

Diferensial ADC adalah perangkat dua terminal. Pada prinsipnya dibutuhkan perbedaan antara tegangan pada dua terminal dan mengubahnya menjadi bilangan biner komplemen 2's. Saya akan mengatakan itu umum untuk melihat jenis ADC yang digunakan untuk sinyal yang bervariasi di sekitar GND, karena pada prinsipnya konversi negatif memiliki arti dalam konteks ini. ADC satu ujung adalah perangkat satu terminal, di mana tegangan dikonversi ke angka biner dengan membandingkannya dengan referensi internal (katakanlah ground). Biasanya ini digunakan untuk sensor yang memiliki output tegangan linier sebanding dengan fenomena yang mereka rasakan.

vicatcu
sumber
Hanya untuk mengklarifikasi bahwa apa yang dihasilkan oleh ADC sebagai data digital tidak tergantung pada implementasi sirkuit analog. Misalnya TI ADS8519 adalah ADC diferensial yang memungkinkan pengguna untuk memilih output komplemen biner lurus atau dua.
spade78
@ spade78 saya kira dengan "biner lurus" yang Anda maksud "biner tidak bertanda", kan?
vicatcu
Tidak begitu banyak ditandatangani atau tidak ditandatangani, lebih seperti bagaimana kode bit dipetakan ke voltase. Biner lurus didefinisikan dalam ADS8519 sebagai biner 0 yang dipetakan ke rel negatif, biner 32768 mewakili 0V, dan biner 65535 (yang perangkat 16-bit) dipetakan ke rel positif.
spade78
1
Beberapa perangkat memungkinkan Anda memilih penyandian, biasanya antara ditandatangani dan tidak ditandatangani. Fakta menyenangkan: yang biasanya mereka lakukan adalah membalikkan bit yang tinggi.
Mike DeSimone