差分信号怎么测量？

只看该作者 · 2018-10-28 09:33

本帖最后由 eyuge2 于 2018-10-28 10:18 编辑

1.两个浮地系统(相互独立)，分别为源端S和测量端M。

源端S有引出3根线，分别是信号S+，S-和SGND。其中S+，S-是一对差分信号，SGND是源端的信号地。
S+，S-这对差分信号是有共模电压。比如共模电压为1V，S+，S-的各自的Vpp为0.7V。

测量端M也有三个根线，M+，M-和MGND。M+，M-是仪表运放的输入端，MGND是测量端的信号地。

2.S+，S-分别接M+，M-连接，SGND与MGND不连接。
2.1这样测量方法是否正确？（不考虑未屏蔽的问题）
2.2 如果这样测量可以的话，怎么判断输入信号是否超过了仪表运放的共模电压范围？
2.3我们平常使用的手持式万用表，去测量一块锂电池的电压，是否可以等效这种情况？
（万用表的两端为M+，M-，是不是差分输入端，不清楚）

2万 · 2018-10-28 09:52

如果信号源或者测量端的电源是和其它电气隔离的，GND不接无所谓的。
测量端的GND和信号源的GND是自动关联的，通过差分线关联的。
为了抗干扰，还是把2个GND连起来比较好。
判断是否超过共模范围，只要测量端测量差分线和GND之间的电压即可。
万用表是隔离的，随便怎么测试都无所谓的。

只看该作者 · 2018-10-28 10:19

本帖最后由 eyuge2 于 2018-10-28 10:35 编辑

gx_huang 发表于 2018-10-28 09:52
如果信号源或者测量端的电源是和其它电气隔离的，GND不接无所谓的。
测量端的GND和信号源的GND是自动关联的 ...

补充说明一下：信号源和测量端是相互隔离的。可以认为是各自独立电池供电的。
我有个疑问，请教一下。两个1.5V的AA电池，如果你在电池间不做任何连接，电池的GND之间的电位差你用万用表测量应该是0V。但是说这个两个之间的点位差是0V，总感觉怪怪的。

2万 · 2018-10-28 13:02

eyuge2 发表于 2018-10-28 10:19
补充说明一下：信号源和测量端是相互隔离的。可以认为是各自独立电池供电的。
我有个疑问，请教一下。两 ...

这很正常，2个电池没有连接，电池的负极之间电压是0，是因为你的万用表有10M的内阻，万用表在测量的瞬间，电位就相等了。

1万 · 2018-10-28 23:02

可以用示波器的查分探头来测量，这样测量非常准确的

只看该作者 · 2018-10-29 09:20

lihui567 发表于 2018-10-28 23:02
可以用示波器的查分探头来测量，这样测量非常准确的

我的示波器就是常用的单端探头，探头的鳄鱼夹是和220V电源线的PE脚是连通的。

差分探头还没有用过，不是很了解。差分探头就没有接地脚了？

只看该作者 · 2018-10-29 09:22

本帖最后由 eyuge2 于 2018-10-29 09:31 编辑

gx_huang 发表于 2018-10-28 09:52
如果信号源或者测量端的电源是和其它电气隔离的，GND不接无所谓的。
测量端的GND和信号源的GND是自动关联的 ...

这个NI公司一个数据采集设备说明书的截图。

这上面说的信号源也是浮地的。NI的文档中要提到“否则，当信号源超出共模输入范围时，测得的输入信号会变化不定”。
按照我们之前说法，两个电池的负极之间的电位差为0,应该是不存在信号源超出共模输入范围的情况。是不是哪里不对？

只看该作者 · 2018-10-29 09:40

本帖最后由 eyuge2 于 2018-10-29 09:52 编辑

gx_huang 发表于 2018-10-28 13:02
这很正常，2个电池没有连接，电池的负极之间电压是0，是因为你的万用表有10M的内阻，万用表在测量的瞬间 ...

是本来就是0V压差，还是因为万用笔测量才导致0V压差？

2万 · 2018-10-29 10:33

eyuge2 发表于 2018-10-29 09:40
是本来就是0V压差，还是因为万用笔测量才导致0V压差？

本来多少压差不知道，二者是隔离的，是无法知道的。
万用表一连，就通过10M电阻连在一起了。

只看该作者 · 2018-10-29 11:03

gx_huang 发表于 2018-10-29 10:33
本来多少压差不知道，二者是隔离的，是无法知道的。
万用表一连，就通过10M电阻连在一起了。 ...

两个隔离系统，如果信号地不连接在一起，是无法确认信号地之间的电位差的。

现在两个隔离系统，只通过差分信号线连接，并且测量设备的输入是仪表运放。
常用的AD621的输入阻抗是10G欧姆。

这种连接方式下，怎么确定信号源与测量设备的信号地之间的压差？如何保证输入信号共模电压没有超过仪表运放的输入电压范围？

2万 · 2018-10-29 11:25

eyuge2 发表于 2018-10-29 11:03
两个隔离系统，如果信号地不连接在一起，是无法确认信号地之间的电位差的。

现在两个隔离系统，只通过差 ...

10G欧姆的输入阻抗，不太可能。
差分信号一般几百欧姆的差分输入阻抗。
至于共模的输入阻抗，也肯定不会是很高的阻抗。
阻抗要搞清楚是差模的还是共模的。

1万 · 2018-10-29 11:47

2.1这样测量方法是否正确？（不考虑未屏蔽的问题）
答：正确。
2.2 如果这样测量可以的话，怎么判断输入信号是否超过了仪表运放的共模电压范围？
答：理想情况下共模电压为0. 假设信号输出设备、检测仪表都是电池供电，测量仪表的输入共模电压为0. 相反如果都是市电220VAC供电情况就比较复杂了。
2.3我们平常使用的手持式万用表，去测量一块锂电池的电压，是否可以等效这种情况？
答：是的，等效这种情况。

只看该作者 · 2018-10-29 13:36

gx_huang 发表于 2018-10-29 11:25
10G欧姆的输入阻抗，不太可能。
差分信号一般几百欧姆的差分输入阻抗。
至于共模的输入阻抗，也肯定不会 ...

只看该作者 · 2018-10-29 14:19

这是一个差分放大电路，可以认为是测量端。（普通运放，非仪表运放）

这是一块电池，是信号源。

电池和测量电路没有连接的时候，可以说电池的负端与测量电路的GND电位差为0V。

现在把电池正极接入到VIN-，负极接入VIN+。请问电池的负极此时相对于测量电路的参考地，电压是多少？应该是-0.5V才合理。
此时电池比对外放电，电流会流经R1,R2,R3,R4，另外测量电路的参考地的线路也充当了电路路径。

现在我们把测量电路改为仪表运放（电阻去掉），请问此时电池负端相对于测量电路参考地的电压是多少？

2万 · 2018-10-29 14:22

eyuge2 发表于 2018-10-29 13:36

啊，这个是低频的放大器。
如果是高频的宽带的，差分输入，一般是低阻的，传输线决定了，即使放大器的输入阻抗很高，也得在输入并联负载电阻的。
另外，这个高阻输入，是有条件的，在共模电压范围内。

2万 · 2018-10-29 14:32

eyuge2 发表于 2018-10-29 13:36

这个阻抗和你说的隔离阻抗，是二码事情。
差分和共模输入阻抗，当输入信号在共模范围内，就是高阻。
在共模范围外，不是高阻，你看看数据手册的简易等效图，图3，就知道了。
恒流源，没有饱和导通，阻抗很大，在共模范围外，饱和导通了，就是类似短路了。

只看该作者 · 2018-10-29 15:50

本帖最后由 eyuge2 于 2018-10-29 15:53 编辑

gx_huang 发表于 2018-10-29 14:32
这个阻抗和你说的隔离阻抗，是二码事情。
差分和共模输入阻抗，当输入信号在共模范围内，就是高阻。
在共 ...

哈哈，没事，搞清楚就行了。
7楼NI的手册怎么解释，和14楼的电位应该是多少呢？

1万 · 2018-10-29 16:29

有共模电压，二个糸统必须共地连结，不然共模电压过高，会损环器件。只要二个浮地糸统，共地是可以的。

只看该作者 · 2018-10-29 17:17

本帖最后由 eyuge2 于 2018-10-30 09:02 编辑

zyj9490 发表于 2018-10-29 16:29
有共模电压，二个糸统必须共地连结，不然共模电压过高，会损环器件。只要二个浮地糸统，共地是可以的。 ...

谢谢回复！
我在一楼提到的共模电压，是说信号源端的的差分信号S+和S-,相对于信号源端的信号地或者说参考地存在共模电压。比如共模电压为1V。这是连接到测量端之前的情况。

如果浮地系统只是连接差分信号，接入到测量端之后，相对于测量端的信号地，S+和S-共模电压是多少，我不清楚。

1万 · 2018-10-30 09:12

eyuge2 发表于 2018-10-29 17:17
谢谢回复！
我在一楼提到的共模电压，是说信号源端的的差分信号S+和S-,相对于信号源端的信号地或者说参考 ...

首先要清楚什么叫共模电压，就是以大地为基准的电压，具体表现为浮地糸统的信号端叠加一个对地电压，如何不对外输出，这个共模电压是不会有什么影响，如果对外输出另一个糸统，如果是另一个糸统为接地糸统，绝对会损坏接地糸统的输入回路，高压击，接地糸统必须前端加一级隔电模块，如果是另一个糸统为浮地糸统，有可能损环或不良，有可能无事，如果二个糸统的共模电压是同步的或者二者共模电压相差不大，也不会产生大问题，但共模电压是不确定，随时改变，在工业埸合，电机的ON,OFF，都会产生大的共模电压，且二个糸统感应到的电压不同，有可能产生二个糸统间的共模差压，击穿二个统的输出输入回路，还有可能共模差压过大，改变了输入回路的工作点，或者信差压上叠加共模差压，检不出信号。此种情况有二种解决：1，双方都加光电隔离级，这是最优良，成本也最高，另一种是把二个糸统地共地，建立对大地的低阻通道，让共模电流只能通过地回路流，而不是通过信号链路流。