¿Qué es un ADC diferencial?


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¿En qué se diferencia un convertidor analógico a digital diferencial de un ADC normal?

Respuestas:


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Un ADC diferencial medirá la diferencia de voltaje entre dos pines (la entrada más y menos). Un ADC de un solo extremo ("normal") medirá la diferencia de voltaje entre un pin y tierra.

Se pueden configurar muchos ADC diferenciales para proporcionarle el doble de canales en modo de terminación única. Por ejemplo, el AD7265 tiene 6 canales diferenciales y 12 canales de un solo extremo.


Probablemente debería haber dicho la mitad de la cantidad de canales cuando estaba en modo diferencial :) Agregué el ejemplo AD7265 a mi respuesta original. También hay varios sistemas MUX + ADC (AD363 + AD364) que tienen 16 entradas de un solo extremo u 8 entradas diferenciales.
jluciani

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Eso es raro para mi. ¿Por qué usarías dos ADC para hacer el trabajo de uno? El aspecto diferencial podría ser manejado por un amplificador operacional mucho más barato.
Endolith

Los ADC de doble entrada son útiles para aquellos momentos en que necesita muestrear dos señales exactamente al mismo tiempo mientras mantiene el recuento de piezas, el tamaño y la potencia baja. Un ejemplo de aplicación es el audio estéreo.
Mike DeSimone

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En cuanto a la conversión de la entrada diferencial a un solo extremo antes de que llegue al ADC: un ADC de entrada diferencial puede hacer mucho mejor trabajo de rechazo en modo común que la versión de amplificador externo, ya que no tiene una etapa de un solo extremo para recoger el ruido con, y se puede calibrar para minimizar el desplazamiento en la fábrica. Finalmente, una entrada diferencial puede proporcionarle 6 dB de ganancia sobre una entrada de un solo extremo, ya que cada tramo del par puede atravesar el rango completo de voltaje de entrada (por ejemplo, con un solo carril de 5 V, puede muestrear desde -5 V hasta 5 V, no solo 0 a 5 V).
Mike DeSimone

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Esto es análogo a su osciloscopio de doble trazo que le brinda dos trazos de un solo extremo (usando el clip de tierra de cada sonda) o un solo trazo diferencial con ambas sondas (modo X - Y, tierra ignorada).
Kaz

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Un ADC regular muestrea sus entradas en el rango de 0V a AVcc, donde AVcc a menudo es configurable (5V, 2.56V, entrada del usuario, etc.).

Un ADC diferencial desplaza la referencia inferior de 0 V a otro valor, ya sea una entrada de usuario en una segunda entrada analógica o una referencia interna. Esto es útil para medir señales pequeñas que tienen un gran desplazamiento de CC, por ejemplo, medir cambios de 100mV en el rango de 2.5-2.6V.

Las lecturas para voltajes inferiores al desplazamiento dependen del hardware; pueden dar lecturas negativas, valores absolutos o cero.

Una aplicación típica es en una celda de carga que tiene un pequeño cambio de voltaje en algún desplazamiento de CC.


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Como otros dijeron, tiene dos entradas para cada señal, una de las cuales se resta de la otra.

Esto le da más relación señal-ruido porque

  • El nivel de entrada máximo es 6 dB más alto
  • El ruido no correlacionado de las dos entradas se combina para ser solo 3 dB más alto
  • Cancela cualquier ruido de modo común. (Si el voltaje a tierra del ADC fluctúa en relación con el suelo de la cosa que se está midiendo, por ejemplo, ambas entradas se moverán hacia arriba y hacia abajo juntas, y esto se cancelará. Si las dos entradas se controlan desde el mismo amplificador operacional y parte del ruido de su fuente de alimentación entra en ambas salidas, que se cancelará.

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Es difícil decir exactamente de qué está hablando sin una referencia, pero supongo que está hablando de un ADC que tiene una entrada de par diferencial.

Los pares diferenciales son cosas ingeniosas que le permiten duplicar la oscilación de voltaje percibida sin aumentar el suministro e inducir ruido adicional. Esencialmente, lo que sucede es que, en lugar de tener una señal referenciada a tierra, los dos cables son totalmente opuestos; cuando una línea está en + 1.3V, la otra está en -1.3V. El voltaje de cualquier línea a tierra es solo 1.3V, pero dado que el ADC está convirtiendo la diferencia del voltaje en estas señales, tiene 2.6V.

Supongo que está hablando de ADC que muestrean señales diferenciales.

Los pares diferenciales se usan donde quiera limitar los voltajes inducidos. Ethernet y USB están señalizados diferencialmente. Gran cantidad de RF se señaliza de manera diferencial. Si buscas en Google, encontrarás MUCHA más información.


La señalización diferencial reduce la cantidad de interferencia emitida a otras cosas. Líneas equilibradas con entradas diferenciales reducen la cantidad de interferencia recogió de otras cosas. Por lo general, se combinan, pero no necesariamente tienen que serlo.
endolito

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Bueno, si estás en el extremo receptor de un par diferencial, lo estás haciendo por la inmunidad al ruido. Si está en el extremo de transmisión, generalmente lo hace por las emisiones y / o la inmunidad al ruido. Supongo que no lo dejé lo suficientemente claro.
akohlsmith

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Otro punto aún no mencionado es que un ADC típico que está diseñado para resolver señales de 0-3 voltios con una precisión de milivoltios (12 bits) podría no tener una precisión mucho mayor que la precisión de un milivoltio cuando se trata de resolver una señal diferencial de 0.1 voltios en un señal de modo común de dos voltios (por ejemplo, puede tener 8 bits de precisión útil), mientras que un ADC que está diseñado para resolver pequeñas señales diferenciales podría funcionar mucho mejor; un ADC de 12 bits podría diseñarse para tales propósitos para proporcionar 12 bits de precisión útil con una señal de 0.1 voltios sin tener que ser diseñado para proporcionar 16 bits de precisión en una señal más grande).


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Un ADC diferencial es un dispositivo de dos terminales. En principio, toma la diferencia entre los voltajes en los dos terminales y los convierte en un número binario del complemento a 2. Diría que es común ver este tipo de ADC utilizado para señales que varían alrededor de GND, ya que, en principio, las conversiones negativas tienen significado en este contexto. Un ADC de un solo extremo es un dispositivo de un terminal, donde el voltaje se convierte en un número binario comparándolo con una referencia interna (por ejemplo, tierra). Por lo general, se utilizan para sensores que han emitido un voltaje lineal en proporción al fenómeno que están detectando.


Solo para aclarar que lo que un ADC genera como datos digitales es independiente de la implementación de los circuitos analógicos. Por ejemplo, el ADS8519 de TI es un ADC diferencial que permite al usuario elegir una salida binaria directa o complementaria de dos.
spade78

@ spade78 supongo que por "binario directo" te refieres a "binario sin signo", ¿verdad?
vicatcu

No tanto con o sin signo, sino más bien cómo se asignan los códigos de bits a los voltajes. El binario recto se define en el ADS8519 como el binario 0 que se asigna al carril negativo, el binario 32768 representa 0V y el binario 65535 (es un dispositivo de 16 bits) se asigna al carril positivo.
spade78

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Algunos dispositivos le permiten elegir la codificación, generalmente entre firmado y sin firmar. Dato curioso: todo lo que suelen hacer es invertir el bit alto.
Mike DeSimone
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