电压信号和电流信号有什么区别 点击：25195 | 回复：64
发表于：2007-10-18 00:33:00
45楼
有人打架，俺们跟着起哄还是很有意思的呀。一不小心还会挨周公一拍，脑袋上起了个包。嘿嘿
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电流信号：在规定负载阻抗范围内（一般500、250欧以下），电流恒定，电压随负载变化而变化。’——本身是因为有恒流电路，否则照样不能违背欧姆定律！＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊周老儿，就是因为没有违背欧姆定律，电压才会随负载变化而变化。不然的话，不用“否则”，俺就推翻欧姆定律，成天下名人了。
‘大部分工业通讯方式，主要是电压的传输形式，虽然是数字，但毕竟仍是电压形式，’——差分抗干扰还是电流的原因，不要搞错。＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊差分比单端抗干扰，对于同样输入阻抗同样电平的检测电路来说，也许电流是差了一半儿；但是传统的理论却并不是这样来解释的。正象老刘头儿说的，是它对普遍存在的共模干扰的抵抗效果要好些。
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关于差分的问题，也许会涉及到电磁兼容方面稍深入的一些理论，俺的知识不能足够地表达清楚。以下转
“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保真度，而无须依赖虚地的稳定性”
这些东西，我相信以周公的电子基础，是能够看得懂的。
其实差分与单端性能的区别，关键就在一个地上。单端的地，往往是公用的，比如西门子的控制器，直流地接大地，这种情况下，干扰信号也是对地存在的，直接叠加在信号和电源上。不考虑静电，单从抗干扰来看，浮地系统要比西门子这种方式要好些。
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电流信号：在规定负载阻抗范围内（一般500、250欧以下），电流恒定，电压随负载变化而变化。’——本身是因为有恒流电路，否则照样不能违背欧姆定律！＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊周老儿，就是因为没有违背欧姆定律，电压才会随负载变化而变化。不然的话，不用“否则”，俺就推翻欧姆定律，成天下名人了。
‘大部分工业通讯方式，主要是电压的传输形式，虽然是数字，但毕竟仍是电压形式，’——差分抗干扰还是电流的原因，不要搞错。＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊差分比单端抗干扰，对于同样输入阻抗同样电平的检测电路来说，也许电流是差了一半儿；但是传统的理论却并不是这样来解释的。正象老刘头儿说的，是它对普遍存在的共模干扰的抵抗效果要好些。
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关于差分的问题，也许会涉及到电磁兼容方面稍深入的一些理论，俺的知识不能足够地表达清楚。以下转
“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保真度，而无须依赖虚地的稳定性”
这些东西，我相信以周公的电子基础，是能够看得懂的。
其实差分与单端性能的区别，关键就在一个地上。单端的地，往往是公用的，比如西门子的控制器，直流地接大地，这种情况下，干扰信号也是对地存在的，直接叠加在信号和电源上。不考虑静电，单从抗干扰来看，浮地系统要比西门子这种方式要好些。
发表于：2007-10-18 10:40:00
47楼
第一个问题很简单，和500、250等阻值没多大联系，根本不是多少欧姆的事情。
第二个问题，重点不是现在有没有用差分电路，而是差分如何提高抗干扰能力。下面是某485芯片数据手册中的几个图摘：
发表于：2007-10-18 14:25:00
48楼
呵呵，关于电流信号与电压信号的说明与定义，我觉得已经把最基础的理论说得很明白，周公我们还是没有必要再去咬文嚼字去讨论，那样只能争口舌，没有什么的意思。
但是关于差分传送或周公讲的485的例子，它的抗干扰性由来，我想周公还是可以再考虑考虑。
拿您给的图纸说话：
这个60mA，并不代表着所有485的驱动能力就是60mA，也不代表着实际电流就是60mA。一般485芯片，有32、64、128甚至256负载的，不同的芯片，驱动能力肯定不同，或者说这个60mA或者可以低或者可以更高。第一图，您给的是32负载驱动能力的，您去找一下128负载能力的芯片，相信这个电流值肯定会有不同，它主要并不能代表芯片的抗干扰性能，也不是它抗干扰的本质。
如果您研究高速信号传输的话，会考虑信号的传输速度与反射的相互影响。第二图，那两个RT，或说是终端电阻，有降低信号边沿斜率的作用，有降低信号反射的作用－－这方面电磁理论，我曾经学过一点点，但缺少实战应用，已经淡忘了；即便说来，也不是我们一般电工能看得懂的。就是说，这个RT主要并不是为抗外干扰而加上去的，而是为吸收通讯时的网络回波准备的。
第三图，您再看60mA下面的参数，Receiver Input Independence ，12K欧 Min。在弱电里，这个12K可以认为是高阻，这样的负载只能匹配给电压源，如果给60mA的电流源去用，是不可想象的，60＊12＝720V。485设备1对1的时候，假设发端差分电压达到较大的6V，不考虑源端输出阻抗，6/12=0.5mA，若差分电压200mV，这电流更小。您还能说这0.5mA是485传输抗干扰强的原因吗？也许您说1对1传输应该加终端电阻，但我在实际应用中，几百米的距离，加与不加终端电阻，点点传输，没有检测到区别。
至于相对论的问题，俺学过物理，而且从应试角度，一直学得算是比较活比较好的。也看过两天狭义相对论，居然还是没有悟透这玩意儿倒底用来干啥用，还不如量子、概率分布论尚有分析实际问题的用处。看来我的确愚钝，自己领会不了相对论，更不用说5分钟就能给不懂物理不懂数学的人讲清楚了。永远只做一头小师吧，大师就不敢仰望了。呵呵
周公多有得罪。
但是关于差分传送或周公讲的485的例子，它的抗干扰性由来，我想周公还是可以再考虑考虑。
拿您给的图纸说话：
这个60mA，并不代表着所有485的驱动能力就是60mA，也不代表着实际电流就是60mA。一般485芯片，有32、64、128甚至256负载的，不同的芯片，驱动能力肯定不同，或者说这个60mA或者可以低或者可以更高。第一图，您给的是32负载驱动能力的，您去找一下128负载能力的芯片，相信这个电流值肯定会有不同，它主要并不能代表芯片的抗干扰性能，也不是它抗干扰的本质。
如果您研究高速信号传输的话，会考虑信号的传输速度与反射的相互影响。第二图，那两个RT，或说是终端电阻，有降低信号边沿斜率的作用，有降低信号反射的作用－－这方面电磁理论，我曾经学过一点点，但缺少实战应用，已经淡忘了；即便说来，也不是我们一般电工能看得懂的。就是说，这个RT主要并不是为抗外干扰而加上去的，而是为吸收通讯时的网络回波准备的。
第三图，您再看60mA下面的参数，Receiver Input Independence ，12K欧 Min。在弱电里，这个12K可以认为是高阻，这样的负载只能匹配给电压源，如果给60mA的电流源去用，是不可想象的，60＊12＝720V。485设备1对1的时候，假设发端差分电压达到较大的6V，不考虑源端输出阻抗，6/12=0.5mA，若差分电压200mV，这电流更小。您还能说这0.5mA是485传输抗干扰强的原因吗？也许您说1对1传输应该加终端电阻，但我在实际应用中，几百米的距离，加与不加终端电阻，点点传输，没有检测到区别。
至于相对论的问题，俺学过物理，而且从应试角度，一直学得算是比较活比较好的。也看过两天狭义相对论，居然还是没有悟透这玩意儿倒底用来干啥用，还不如量子、概率分布论尚有分析实际问题的用处。看来我的确愚钝，自己领会不了相对论，更不用说5分钟就能给不懂物理不懂数学的人讲清楚了。永远只做一头小师吧，大师就不敢仰望了。呵呵
周公多有得罪。
发表于：2007-10-27 11:13:00
55楼
见识不少，由一个电压信号，电流信号传输特点的讨论深入到差分电路和通讯方式（也算电压型）的剖析，真是收益不少。我也来做点总结工作：
首先，单纯的电压信号传输容易受到信号干扰，影响精确度，这一点大家都认同。但是刘老师讲的如果远距离传输适合采用电压信号，我想出发点是考虑了类似电力传输里采用高压传输降低传输电缆上的能量损耗（即I2R），电力里面采用高压主要是降低传输电流，减小I2R,同时节约电缆的投资；但是在信号传输里面主要考虑的是信号的精确度，因为这里的能量损耗相比之下还不是我们主要关注的。而采用电流信号相比单纯的电压信号更能抗干扰。
其次，如果采用通讯的方式传输，这个时候却又不容易受到干扰，其实这里的原因已经脱离了本身讲电压和电流信号传输差别这个问题了，因为其实通讯的方式虽然是电压信号，但是其为一组脉冲信号，只要没有将1干扰到0或者没有将0干扰到1就不会对信号的结果产生影响，然而在屏蔽通讯电缆的保护下这样的干扰发生的几率的确是减小了很多，也就导致通讯方式的稳定性比较高。
最后，差分电路（电压信号）能够降低干扰也是大家都认同的，其优点也已经由“想起时正是忘记”列出了。
总结：
电流信号依靠本身就可以具有抗干扰性能；
而单纯的电压信号需要依靠对其采取一些其他的改变，比如设计成差分电路，或者通讯的方式等，但是同时也提高了成本。
以上各种方法的成本和抗干扰能力各不相同，实际工作中可以根据实际情况（成本，信号的特点，要求）进行选择。
（欣赏几位老师的态度和刘老师的敢于“与众不同”的魄力！以上大多是前面几位老师的智慧，我只是总结了一下，方便那些和我一样的涉足行业未深的同行更容易看懂，如有不当之处，希望几位老师指出，只为学习）
首先，单纯的电压信号传输容易受到信号干扰，影响精确度，这一点大家都认同。但是刘老师讲的如果远距离传输适合采用电压信号，我想出发点是考虑了类似电力传输里采用高压传输降低传输电缆上的能量损耗（即I2R），电力里面采用高压主要是降低传输电流，减小I2R,同时节约电缆的投资；但是在信号传输里面主要考虑的是信号的精确度，因为这里的能量损耗相比之下还不是我们主要关注的。而采用电流信号相比单纯的电压信号更能抗干扰。
其次，如果采用通讯的方式传输，这个时候却又不容易受到干扰，其实这里的原因已经脱离了本身讲电压和电流信号传输差别这个问题了，因为其实通讯的方式虽然是电压信号，但是其为一组脉冲信号，只要没有将1干扰到0或者没有将0干扰到1就不会对信号的结果产生影响，然而在屏蔽通讯电缆的保护下这样的干扰发生的几率的确是减小了很多，也就导致通讯方式的稳定性比较高。
最后，差分电路（电压信号）能够降低干扰也是大家都认同的，其优点也已经由“想起时正是忘记”列出了。
总结：
电流信号依靠本身就可以具有抗干扰性能；
而单纯的电压信号需要依靠对其采取一些其他的改变，比如设计成差分电路，或者通讯的方式等，但是同时也提高了成本。
以上各种方法的成本和抗干扰能力各不相同，实际工作中可以根据实际情况（成本，信号的特点，要求）进行选择。
（欣赏几位老师的态度和刘老师的敢于“与众不同”的魄力！以上大多是前面几位老师的智慧，我只是总结了一下，方便那些和我一样的涉足行业未深的同行更容易看懂，如有不当之处，希望几位老师指出，只为学习）
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