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

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。

更多精彩，欢迎关注微信公众号“永珂在线”。