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利用单片机等微处理器AD测量多路不共地差分信号的设想方法

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楼主
笔者在承接单片机系统、控制器、电路板、仪器仪表开发定制业务的时候,不时会遇到对多个传感器输出的模拟量信号进行AD采集的情况,但是这些信号一般不共地,对共地的AD芯片来说很难办。
例如,有个项目包含有热电偶温度变送器输出的4-20mA电流信号,压力变送器输出的0-5V信号,也有很多种其他仪表输出的信号需要由一个电路板进行AD采集,这些信号由于是由不同的电源进行供电,在信号输出上很难做到共地。假如使用PLC或者其他专用的数据采集板卡将会是比较容易的事,因为大部分这些器件集成有差分信号采集接口,但是在一块电路板上利用单片机或者AD芯片采集不共地的差分信号将会比较困难,因为大部分单片机自带的AD接口和AD芯片的多路模拟量输入端是共地,无法直接对差分信号进行信号转换与采集。
本文在调研多种方案后提出一种设想,将电流信号利用采样电阻变换为电压信号后,采用多个差分运算放大器接入多路差分电压信号,那么差分运放输出的电压信号一般和单片机或者AD芯片是共地,这样就解决了这个问题。

如图 1,电压信号1与信号2不共地,那么信号1有两个输出V1、V2,信号2也有两个输出V1、V2,可以分别将每个信号的两个输出接入差分运算放大器,这样就使两个运放的输出信号Vout与单片机AD口或者AD芯片共地,正确选择R1-R4的值,能决定信号放大、保持还是缩小,用以与AD端口的输入范围匹配。
可知,用以上方法即实现了单片机采集多路不共地的差分信号电压。以上方法未及实践验证,仅供参考。

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