Дифференциальный вход и синфазное напряжение. Опции

[Herz]

Многие АЦП имеют дифференциальный (или псевдо-) вход. Но не всегда однозначно понятно, от чего отсчитывается синфазное напряжение. От земли? От половины референсного? От половины питания? Тот же ADS1252, например. По логике, от половины референсного, я не ошибаюсь?

[Stanislav]

Эк вас занесло, братцы.
Наверное, стОит начать с того, что как синфазное, так и дифференциальное напряжение могут быть определены только для схемы с (псевдо)дифф. входами (ДУ).
По пределению, дифф. напряжение - это разность напряжений между дифф. входами, а синфазное - полусумма, о чём я и написал уже ранее. Независимо от схемы включения ДУ.
Точку отсчёта синфазного напряжения, как я и писал уже, нужно определять из параметра Absolute Input Voltage. Нулевому абсолютному потенциалу входного напряжения соответствует 0 и синфазного сигнала.

[tyro]

По пределению,...а синфазное - полусумма, о чём я и написал уже ранее.

А как раз это и вызывает (мое) непонимание. (Нигде не встречал такого определения и хочется его осмыслить)Зачем диф. сигнал приводить к точке, относительно которой его среднее значение равно нулю? Только для того чтоб синфазное было равно полусумме, точность вычисления выходного сигнала вроде-бы не улучшается, получается как бы вычисленияе "самого наихудшего случая" для синфазной составляющей?

[Stanislav]

А как раз это и вызывает (мое) непонимание. (Нигде не встречал такого определения и хочется его осмыслить)Зачем диф. сигнал приводить к точке, относительно которой его среднее значение равно нулю? Только для того чтоб синфазное было равно полусумме, точность вычисления выходного сигнала вроде-бы не улучшается, получается как бы вычисленияе "самого наихудшего случая" для синфазной составляющей?

Покопавшись в справочниках, которые есть под рукой, к своему удивлению, точного определения синфазного напряжения и синфазного сигнала также не нашёл. Отыскалось только вот здесь:
http://www.maxim-ic.com/appnotes.cfm/appnote_number/2045/
(там оно такое же, как и у меня).

Тем не менее, вопрос полезно рассмотреть более тщательно.
Для начала, предположим, что у нас есть ДУ (например, инструментальный усилитель). В этом случае, как мне кажется, определить понятие синфазного сигнала не сложно.
Попробуем видоизменить схему из Вашего поста #23, разбив источник Vdiff на два: Vdiff+ и Vdiff-, а источник Vsinf подключим к их средней точке, причём Vdiff+ + Vdiff- =0, если считать их относительно этой средней точки.
Далее, для ДУ сделаем "референсный" вывод, и подключим его к свободному концу Vsinf (в данном случае, "земле"). Для простоты, пусть Vsinf = const.
Для такой конфигурации, синфазным напряжением нужно считать напряжение Vsinf, а дифференциальным напряжением или сигналом - разность Vdiff+ и Vdiff-.
Смысл этого в том, что при равном по модулю и противоположном по знаку изменении входных напряжений синфазное напряжение меняться не будет, и останется постоянной величиной. Такая интерпретация будет иметь ясную физическую аналогию: например, потенциал точки соединения эмиттеров (истоков) транзисторов "классического" дифф.усилителя, при подаче на их базы (затворы) равного по модулю и знакопеременного малого воздействия, меняться не будет, и "подавлять" его вовсе не потребуется.
Итак, значения синфазного напряжения (сигнала) для ИУ должен отсчитывается от выходного референсного уровня. Допустимый их диапазон также должен отсчитываться относительно этого потенциала. Иногда полезно бывает разделить постоянную и переменную составляющие синфазного напряжения (сигнала).
Теперь заменим эти три источника на 2 эквивалентных, но относительно референса (на входы "+" и "-" ДУ), и всё станет на свои места.

Для АЦП с дифф. входом определить понятие синфазного сигнала можно аналогично. Некоторую сложность вносит отсутствие референсного вывода встроенного ДУ, однако, в спецификации на прибор такой уровень (теперь уже относительно питающих напряжений), должен быть обязательно указан. Его и нужно взять в качестве референсного.
Простите за некоторую многословность...

...Тогда появляется однозначность - например, при расчете по формулам, включающих классическое определение (или пусть будет понимание) синфазного сигнала. Для дифф. усилителя на ОУ, на входе которого синфазная составляющая стремится к нулю и он перерождается в классический инвертирующий усилитель, даст одни и те же результаты что по формуле для диф. усилителя, что и для инвертирующего усилителя. В случае использования оценки синфазного сигнала этого не прозойдет, что на мой взляд говорит о недопустимости повсеместной замены этих понятий...

Думается, Вы здесь не совсем правы.
Устройство с дифференциальными входами подразумевает, что к нему будет подключен источник сигнала с дифференциальными выходами, каждый из которых отсчитывается относительно конкретного референсного потенциала. Как быть в этом случае?
Возьмите, например, АЦП ADS1252, выбранный автором темы, и попробуйте подать на него напряжения по своей схеме. Что у Вас получится?

ЗЫ. Дифференциальными входы высокочастотных АЦП делаются, как правило, для компенсации пролезания сигнала через паразитные ёмкости со входов во внутренние части их схем (ну, ещё для уменьшения коммутационной помехи УВХ). Этого можно достичь только при постоянной (или медленно меняющейся) полусумме мгновенных значений напряжений на дифф. входах.

[rezident]

Для АЦП с дифф. входом определить понятие синфазного сигнала можно аналогично. Некоторую сложность вносит отсутствие референсного вывода встроенного ДУ, однако, в спецификации на прибор такой уровень (теперь уже относительно питающих напряжений), должен быть обязательно указан. Его и нужно взять в качестве референсного.

Однако в случае АЦП допустимые величины синфазного напряжения в даташите приводят все равно почему-то относительно GND (AGND). а не относительно опоры. Тем более, что опора в свою очередь тоже может быть внешней и дифференциальной (т.е., например, у АЦП имеются входы VeREF+ и VeREF-).