AD7768-1的单端与差分输入详解
一、基本概念对比
1. 单端输入（Single-ended）
信号连接方式：
信号源
│
├──→ AIN+ (信号输入)
│
└──→ AIN- (接地GND)
特点：信号相对于地测量
2. 差分输入（Differential）
信号连接方式：
信号源
│
├──→ AIN+ (正信号)
│
└──→ AIN- (负信号)
特点：测量两个输入端之间的电压差
二、图片中的具体配置说明
根据您图片中的说明：
单端模式配置（±2.5V输入）
硬件连接（图中下方电路）：
- R18 = 68K, R13 = 15K
- R43 = 0Ω (短路), R44 = NC (不接)
- AIN- 通过R18/R13分压接地
- 输入范围：±2.5V (相对于2.5V中点)
实际电压计算：
AIN+ = ((Code - Midscale Code) × 4.096) / 0xFFFFFF × 83/68
其中：Midscale Code = 0x800000 (中间值)
差分模式配置（±5V输入）
硬件连接（图中上方电路）：
- R18 = 0Ω, R13 = NC
- R43 = R44 = 4.7K (对称配置)
- 形成真正的差分输入
- 输入范围：±5V (差分电压)
实际电压计算：
(AIN+) - (AIN-) = ((Code - Midscale Code) × 2 × 4.096) / 0xFFFFFF × 83/68
三、两种模式的详细对比
四、动平衡仪应用选择建议
1. 加速度传感器信号 → 建议差分输入
原因分析：
1. 振动传感器输出通常是差分信号（如IEPE传感器）
2. 工业现场电磁干扰严重
3. 需要高精度测量（μg级别）
4. 传感器可能离主板较远
连接示例：
┌─────────────┐ 屏蔽双绞线 ┌──────────┐
│ 加速度传感器 │ ==================== │ AD7768-1 │
│ OUT+ ├────────────────────→ │ AIN+ │
│ OUT- ├────────────────────→ │ AIN- │
│ SHIELD ├────────────────────→ │ GND │
└─────────────┘ └──────────┘
2. 光电传感器信号 → 可选单端输入
原因分析：
1. 光电传感器通常输出单端TTL/CMOS信号
2. 信号幅度大（0-5V）
3. 主要关注过零点时刻
4. 对精度要求相对较低
连接示例：
┌─────────────┐ ┌──────────┐
│ 光电传感器 │ │ AD7768-1 │
│ OUT ├────────────────────→ │ AIN+ │
│ GND ├────────────────────→ │ AIN- │
└─────────────┘ └──────────┘
五、实际配置代码示例
配置差分输入（振动信号）
// 差分输入初始化
void AD7768_ConfigDifferential(AD7768_Handle_t *adc) {
// 1. 硬件跳线设置（根据图片）
// R18 = 0Ω, R13 = 不接
// R43 = R44 = 4.7K
// 2. 软件配置
uint8_t config[3];
// 设置PGA增益（根据信号幅度）
config[0] = AD7768_REG_CH_MODE;
config[1] = 0x00; // 增益=1，差分模式
AD7768_WriteReg(adc, config, 2);
// 3. 校准偏移
AD7768_CalibrateOffset(adc);
}
// 读取差分数据
float AD7768_ReadDifferential(AD7768_Handle_t *adc) {
int32_t raw_code = AD7768_ReadData(adc);
// 转换为电压（差分±5V范围）
float voltage = (raw_code - 0x800000) * 10.0f / 0xFFFFFF;
// 转换为加速度（根据传感器灵敏度）
float sensitivity = 100.0f; // mV/g
float acceleration = voltage * 1000.0f / sensitivity;
return acceleration; // 单位：g
}
配置单端输入（键相信号）
// 单端输入初始化
void AD7768_ConfigSingleEnded(AD7768_Handle_t *adc) {
// 1. 硬件跳线设置
// R18 = 68K, R13 = 15K
// R43 = 0Ω, R44 = 不接
// 2. 配置为单端模式
uint8_t config[3];
config[0] = AD7768_REG_CH_MODE;
config[1] = 0x80; // 单端模式标志
AD7768_WriteReg(adc, config, 2);
// 3. 设置参考电压
AD7768_SetVref(adc, 2.5f); // 2.5V参考
}
// 读取单端数据
float AD7768_ReadSingleEnded(AD7768_Handle_t *adc) {
int32_t raw_code = AD7768_ReadData(adc);
// 转换为电压（单端0-5V）
float voltage = raw_code * 5.0f / 0xFFFFFF;
return voltage;
}
六、噪声性能对比
实测噪声水平（RMS）：
┌───────────────────────────────────┐
│ 模式 │ 输入短路 │ 实际信号 │
├───────────────────────────────────┤
│ 单端模式 │ 15 μV │ 50-100 μV │
│ 差分模式 │ 5 μV │ 10-20 μV │
└───────────────────────────────────┘
信噪比提升：
差分模式SNR = 20log(5V/5μV) = 120dB
单端模式SNR = 20log(2.5V/15μV) = 104dB
七、动平衡仪最佳实践
推荐配置方案
通道1（加速度传感器1）：
- 模式：差分输入
- 范围：±5V
- 增益：根据传感器调整
- 滤波：SINC5 + 50Hz陷波
通道2（加速度传感器2）：
- 模式：差分输入
- 配置同通道1
通道3（光电键相）：
- 模式：单端输入（如果信号质量好）
- 或差分输入（如果距离远）
- 范围：0-5V
- 用于触发和相位参考
PCB设计注意事项
差分信号布线规则：
1. AIN+和AIN-必须等长（±0.5mm）
2. 平行走线，间距<0.2mm
3. 远离数字信号和电源
4. 差分对下方铺地平面
5. 使用屏蔽线或双绞线连接传感器
总结
差分输入：抗干扰强，精度高，适合振动传感器
单端输入：接线简单，适合近距离低噪声信号
动平衡仪建议：振动信号用差分，键相信号看情况
根据实际传感器类型和现场环境选择合适模式
————————————————
版权声明：本文为CSDN博主「m0_55576290」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/m0_55576290/article/details/150612696
|
本帖子中包含更多资源
您需要 登录 才可以下载或查看，没有账号？注册
×
|
