（已结束）2010-8-24-工控擂台-单端和差分两者的优缺点，对PLC有何要求？ 点击：1241 | 回复：10
模拟量仪表输出信号单端（Single Ended）和差分（Differential）两者的优缺点，连接PLC时对PLC的模拟量模块有何要求？
本周末结贴，三个最优回帖分别获得25MP、15MP、10MP！
MP介绍：gongkongMP即工控币，是中国工控网的用户积分与回馈系统的一个网络虚拟计价单位，类似于大家熟悉的QB，1个MP=1元人民币。
MP有什么用？兑换服务：以1个MP=1元来置换中国工控网的相关服务。 兑换现金：非积分获得的MP可兑换等值现金（满100MP后、用户可通过用户管理后台申请兑换）。
单端信号是在一跟导线上传输的与地之间的电平差 .
差分信号指的是用两根线传输的信号，传输的是两根信号之间的电平差.
单端信号的优点是，省钱,方便. 大部分的低频电平信号都是使用单端信号进行传输的。一个信号一根线，最后 把两边的地用一根线一连，完事。 缺点最主要的就是，抗干扰能力差。
同样的情况下，传输距离较长时，差分信号具有更强的驱动能力、更强的 抗干扰能力，同样的，当你传输的信号会对其他设备有干扰时，差分信号也比单端信号产生的干扰信号相对小。使用差分信号时，一定要注意一个问题，共模电压范围。 也就是说，这两根线上的电压，相对于系统的地，还是不能太大。
比如温度，压力传感器，光是传感器的话，要PLC模块能带得起的，因为传感器只是个电阻或者电压型号，不是标准信号，有些PLC模块不支持。
一般还要先接个变送器或者隔离器，这个分为两线制和四线制的，其中两线制的变送器不带电源，要模块提供电源。四线制的变送器有个电源端子，接上电源，剩下的两根线接到PLC上，PLC的接法也有很多种，比如什么单端的，差动的，高速的，接法也各不相同，也要看PLC的牌子了。
一、基本区别 单端信号指的是用一个线传输的信号，一根线没参考点怎么会有信号呢？ 参考点就是地啊。也就是说，单端信号是在一跟导线上传输的与地之间的电平差 那么当你把信号从A点传递到B点的时候，有一个前提就是A点和B点的地电势应该 差不多是一样的。 差分信号指的是用两根线传输的信号，传输的是两根信号之间的电平差。 当你把信号从A点传递到B点的时候，A点和B点的地电势可以一样也可以不一样 但是A点和B点的地电势差有一个范围，超过这个范围就会出问题了。
二、传输上的差别 单端信号的优点是，省钱～方便～ 大部分的低频电平信号都是使用单端信号进行传输的。一个信号一根线，最后 把两边的地用一根线一连，完事。 缺点在不同应用领域暴露的不一样 归结起来，最主要的一个方面就是，抗干扰能力差。 首先说最大的一个问题，地电势差以及地一致性。 大家都认为地是0V，实际上，真正的应用中地是千奇百怪变化莫测的一个东西 。 比如A点到B点之间，有那么一根线，用来连接两个系统之间的地 那么如果这根线上的电流很大时，两点间的地电势可能就不可忽略了，这样一个信号 从A的角度看起来是1V，从B的角度看起来可能只有0.8V了，这可不是一个什么好事情 这就是地电势差对单端信号的影响。 接着说地一致性。实际上很多时候这个地上由于电流忽大忽小，布局结构远远近近 地上会产生一定的电压波动，这也会影响单端信号的质量。 差分信号在这一点有优势，由于两个信号都是相对于地的 当地电势发生变化时，两个信号同时上下浮动（当然是理想状态下） 差分两根线之间的电压差却很少发生变化，这样信号质量不久高了吗？ 其次就是传输过程中的干扰，当一根导线穿过某个线圈时，且这根线圈上通着交流电 时，这根导线上会产生感应电动势～～好简单的道理，实际上工业现场遇到的大部分 问题就是这么简单，可是你无法抗拒～ 如果是单端信号，产生多少，就是多少，这就是噪声你毫无办法。 但是如果是差分信号，你就可以考虑拉，为啥呢，两根导线是平行传输的 每根导线上产生的感应电动势不是一样吗，两个一减，他不久没了吗～ 确实，同样的情况下，传输距离较长时，差分信号具有更强的驱动能力、更强的 抗干扰能力，同样的，当你传输的信号会对其他设备有干扰时，差分信号也比 单端信号产生的信号相对小，也就是常说的EMI特性(存疑，是这么说把？）
三、使用时需要注意的 由于差分比单端有不少好处，在模拟信号传输中很多人愿意使用差分信号 比如桥式应变片式力传感器，其输出信号满量程时有的也只有2mV 如果使用单端信号传输，那么这个信号只要电源的纹波就能把他吃光。 所以实际上，都是用仪表运方进行放大后，再进行处理。 而仪表运方正是处理差分信号最有力的几个工具之一。 但是，使用差分信号时，一定要注意一个问题，共模电压范围。 也就是说，这两根线上的电压，相对于系统的地，还是不能太大。 你传输0.1V的信号没问题，但是如果一根是 1000.0 另外一根是 1000.1，那就不好玩了 问题在于，在很多场合下使用差分信号都是为了不让两个系统的地简单的共在一起 更不能把差分信号中的一根直接接在本地系统的地上，那不白费尽吗－－又成单端了 那么如何抑制共模电压呢？ 其实也挺简单的，将两根线都通过一个足够大的电阻，连接到系统的地上。 这就像一根拴在风筝上的线，我在地上跑跑跳跳，不会影响风筝的高度 但是你永远逃不出我的视线，而我的视线，叫共模电压范围。
差分信号是用一个数值来表示两个物理量之间的差异。从严格意义上来讲，所有电压信号都是差分的，因为一个电压只能是相对于另一个电压而言的。在某些系统里，系统‘地‘被用作电压基准点。当‘地‘当作电压测量基准时，这种信号规划被称之为单端的。我们使用该术语是因为信号是用单个导体上的电压来表示的。 另一方面，一个差分信号作用在两个导体上。信号值是两个导体间的电压差。尽管不是非常必要，这两个电压的平均值还是会经常保持一致。我们用一个方法对差分信号做一下比喻，差分信号就好比是跷跷板上的两个人，当一个人被跷上去的时候，另一个人被跷下来了 - 但是他们的平均位置是不变的。继续跷跷板的类推，正值可以表示左边的人比右边的人高，而负值表示右边的人比左边的人高。0 表示两个人都是同一水平。
当不采用单端信号而采取差分信号方案时，我们用一对导线来替代单根导线，增加了任何相关接口电路的复杂性。那么差分信号提供了什么样的有形益处，才能证明复杂性和成本的增加是值得的呢？ 差分信号的第一个好处是，因为你在控制‘基准‘电压，所以能够很容易地识别小信号。在一个地做基准，单端信号方案的系统里，测量信号的精确值依赖系统内‘地‘的一致性。信号源和信号接收器距离越远，他们局部地的电压值之间有差异的可能性就越大。从差分信号恢复的信号值在很大程度上与‘地‘的精确值无关，而在某一范围内。 差分信号的第二个主要好处是，它对外部电磁干扰（EMI）是高度免疫的。一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端。既然电压差异决定信号值，这样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰。除了对干扰不大灵敏外，差分信号比单端信号生成的 EMI 还要少。
差分信号提供的第三个好处是，在一个单电源系统，能够从容精确地处理‘双极‘信号。为了处理单端，单电源系统的双极信号，我们必须在地和电源干线之间某任意电压处（通常是中点）建立一个虚地。用高于虚地的电压来表示正极信号，低于虚地的电压来表示负极信号。接下来，必须把虚地正确地分布到整个系统里。而对于差分信号，不需要这样一个虚地，这就使我们处理和传播双极信号有一个高真度，而无须依赖虚地的稳定性。
对于PLC模拟量信号输入这一块，建议还是用差分信号输入。
单端输入时, 是判断信号与 GND 的电压差. 差分输入时, 是判断两个信号线的电压差. 信号受干扰时, 差分的两线会同时受影响, 但电压差变化不大. (抗干扰性较佳) 而单端输入的一线变化时, GND 不变, 所以电压差变化较大. (抗干扰性较差) 差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下三个方面：
a.抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消。
b.能有效抑制EMI，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。
c.时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。目前流行的LVDS（low voltage differential signaling）就是指这种小振幅差分信号技术。
- 别人家的男盆友 别人家的SSD
[709] - （已结贴）2011-07-06-工控擂台...[2839]
- 低压电动机过热求助[342]
- （已结束）2010-12-03-工控擂台...[1552]
- (已结束)2011-08-30-工控擂台...[2620]
- （已结束）2010-12-01-工控擂台...[1687]
- 2013.08.18~08.22每日擂台-获...[165]
- （已结束）2010-8-24-工控擂台...[1241]
- （已结贴）2011-06-04-工控擂台...[813]
- （已结束）2010-12-09-工控擂台...[3391]
官方公众号
智造工程师
-
客服
-
小程序
-
公众号
工控网智造工程师好文精选
