Почему некоторым датчикам требуются как положительный, так и отрицательный источники питания?

Основная причина выбора двухполярного источника питания для датчиков заключается в обеспечении соответствия требованиям к целостности сигнала, условиям работы схемы и точности измерений. Это включает в себя следующие аспекты:

1. Обработка двунаправленных сигналов (сигналов переменного тока)

Некоторые датчики (например, датчики вибрации, звука и ускорения) выдают двунаправленные сигналы, то есть они колеблются выше и ниже нулевой точки отсчета (положительное и отрицательное напряжения). Если используется только один источник питания, сигнал отрицательной полуволны будет обрезан, что приведет к искажению. В этом случае использование источников питания с положительным и отрицательным напряжением (например, ±5 В, ±12 В) для обеспечения симметричных напряжений позволяет сигналу колебаться с центром в точке 0 В, сохраняя полную информацию положительной и отрицательной половин, чтобы избежать искажения сигнала.

2. Требования к работе внутренней схемы

Во многих датчиках для усиления или обработки сигнала используются операционные усилители или аналоговые схемы. Для работы этих устройств требуются положительные и отрицательные источники питания:

Упрощенная схемотехника: в одноканальной системе питания при обработке сигналов переменного тока необходимо устанавливать «виртуальную землю», что вносит дополнительный шум и усложняет конструкцию. В то время как в источниках питания с положительным и отрицательным напряжением в качестве опорной точки используется «земля» (0 В), что исключает необходимость в дополнительных схемах смещения, упрощает конструкцию и снижает уровень шума.

Максимизация динамического диапазона: Многие высокопроизводительные датчики и операционные усилители требуют двойного источника питания для полного использования диапазона входного/выходного сигнала, предотвращения нелинейных искажений и улучшения линейности и динамического диапазона системы.

3. Защита от помех и подавление шума.

Конструкция с двойным источником питания позволяет снизить уровень синфазных помех. Синфазные помехи — это разность напряжений между двумя сигнальными линиями и землей. Использование положительного и отрицательного источников питания эффективно снижает эту разность напряжений, тем самым уменьшая уровень синфазных помех, особенно в промышленных условиях; симметричное питание помогает улучшить отношение сигнал/шум.

• Предыдущий пост

  Интегрированная навигационная система I3700 с двумя антеннами GNSS/INS

• Следующий пост

  Принципы, алгоритмы и реализация системы определения ориентации (AHRS)