17.5 A/D 差分輸入信號

在上一節(jié)已經(jīng)提到過，控制字的第4位和第5位是用于控制 PCF8591 的模擬輸入引腳是單端輸入還是差分輸入。差分輸入是模擬電路常用的一個技巧，這里我們把相關知識做一些簡單介紹。

從嚴格意義上來講，其實所有的信號都是差分信號，因為所有的電壓只能是相對于另外一個電壓而言。但是大多數(shù)系統(tǒng)，我們都是把系統(tǒng)的 GND 作為基準點。而對于 A/D 來說的差分輸入，通常情況下是除了 GND 以外，另外兩路幅度相同，極性相反的輸入信號，其實理解起來很簡單，就如同蹺蹺板一樣。如圖17-8所示。

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圖17-8 差分輸入原理

差分輸入的話，就不是單個輸入，而是由2個輸入端構成的一組輸入。PCF8591 一共是4個模擬輸入端，可以配置成4種模式，最典型的是4個輸入端構造成的兩路差分模式，如圖17-9所示。

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圖17-9 PCF8591 差分輸入模式

當控制字的第4位和第5位都是1的時候，那么4路模擬被配置成2路差分模式輸入 channel 0 和 channel 1。我們以 channel 0 為例，其中 AIN0 是正向輸入端，AIN1 是反向輸入端，它們之間的信號輸入是幅度相同，極性相反的信號，通過減法器后，得到的是兩個輸入通道的差值，如圖17-10所示。

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圖17-10 差分輸入信號

通常情況下，差分輸入的中線是基準電壓的一半，我們的基準電壓是 2.5 V，假如 1.25 V 作為中線，V+ 是 AIN0 的輸入波形，V- 是 AIN1 的輸入波形，Signal Value 就是經(jīng)過減法器后的波形。很多 A/D 都采用差分的方式輸入，因為差分輸入方式比單端輸入來說，有更強的抗干擾能力。

單端輸入信號時，如果一線上發(fā)生干擾變化，比如幅度增大 5 mv，GND 不變，測到的數(shù)據(jù)會有偏差；而差分信號輸入時，當外界存在干擾信號時，只要布線合理，大都同時被耦合到兩條線上，幅度增大 5 mv 會同時增大 5 mv，而接收端關心的只是兩個信號的差值，所以外界的這種共模噪聲可以被完全抵消掉。由于兩根信號的極性相反，它們對外輻射的電磁場可以相互抵消，有效的抑制釋放到外界的電磁能量。

在我們的 KST-51 開發(fā)板上，我們沒有做差分信號輸入的實驗環(huán)境，由于這個內容在 A/D 部分比較重要，所以還是介紹給大家，以供參考。