标签: 单端转差分

单端信号需要转换成差分信号，以便使用ADC进行转换。这个就所谓的ADC驱动电路。 需要的结果为 Vp = Vcm + Vi/2 Vn = Vcm – Vi/2 这样 Vp – Vn = Vi 使用简单的加法器和减法器完成这个功能。 电路中Vcm = 2.5V 可以求得 Vp = Vcm+Vi Vn = Vcm-Vi 得到的结果差分信号为输入信号的2倍，实现单端到差分的转换。上述结论需要信号源输入阻抗为0。因此对于输出阻抗较高的传感器是不适用的。另外需要使用多个匹配度较好的电阻，否则会产生误差。 考虑简化一下，使用下面的电路。 Vp = Vi Vn = 2*Vcm – Vi 如果令Vp = Vcm+Vi，则可以得到 Vn = Vcm – Vi。 由 Vp – Vn = -2*Vcm+2*Vi 可以看出，差分输出的结果实际上是输入信号的2倍再减去 2倍Vcm。 当然完全没有必要再增加电路处理这个2倍Vcm，可以将AD转换后进行数字处理。如果需要处理负输入信号，这个电路需要使用正负电源供电。如果信号恒为正，则无此要求。 这个电路可以接收的信号范围为：0~2*Vcm。 这个电路的好处是降低了信号源输入阻抗的要求，减少了高精度电阻。提高了电路精度。通常需要依据信号的类型，选择高精度的运放并且运放的增益带宽 积至少 大于输入信号带宽的2倍。

仪表放大器输出一般会连接到 ADC 进行转换，有的 ADC 需要接受差分信号。需要将仪表放大器输出的单端信号转换成差分信号。简单的方法是，利用仪表放大器的参考输入端， 外接高精度运放， 产生一对差分输出。 按仪表放大器的功能，可得 Vp = Vn + A Vi ① 其中 A 为仪表放大器的放大倍数， Vi 为差分输入。 依照运放虚短分析，可得 (Vp + Vn) / 2 = Vr ② 由 ①可以求解得到： Vp – Vn = A Vi ③ 正好是需要的 Vi 放大后的结果。 ②可以整理得到： Vp + Vn = 2*Vr ④ ③ + ④ 得 Vp = Vr + A Vi / 2 ④ - ③ 得 Vn = Vr – A Vi /2 相当于共模为 Vr 的一对差分信号。 从仿真结果可以看出，仪表放大器输出反相且有偏置的电压，差值消除了偏置并使幅度加倍。 用于分压的 R2 R3 需要精确匹配。运放需要使用低压差且带宽与应用要求匹配的。才能得到准确的结果。