教程:隔离信号以消除串扰

2007年4月，我们讨论了模拟仪表接线接地回路的原因和处理方法。另一个可能引起类似头痛的问题是串扰，其中一个频道的内容跳到另一个频道，从而导致读取错误。

仪器工程师遇到的一个常见问题是一个数据采集通道的内容叠加在另一个通道上。这种情况被称为串扰，可能导致测量误差，从微小到重大，可能无法被检测到。在其最夸张的形式，一个几乎完全复制一个频道出现在相邻的频道，没有连接。

随着基于pc的仪器革命，多路复用器和它们的应用开始活跃起来
承诺每个频道的低成本。将每个通道的成本降低到30到40美元可以节省成本，但同时，传统仪器的一个标志也被抛弃了:每个通道都有一个隔离放大器。被测系统直接连接到多路复用器的输入端;然而，多路复用器并不总是理想的信号处理设备。它的输入端电容存储的电荷大小与采样率和信号源的阻抗成正比。这种固有的特性导致了相声。

考虑一个应用，其中多路复用器的输入直接连接到隔离放大器的输出。在这种情况下，多路复用器看到的阻抗稳定且低，为10 ?成为一个典型的价值观。由于源的阻抗低到足以在模数转换器(ADC)报告一个值之前将多路复用器输入电容上的电荷排出，因此串扰被极大地最小化或完全消除。

即使在这种近乎理想的阻抗情况下，高采样率也可以通过最小化多路复用器通道上的电容放电时间来增强串扰。实际上，在模数转换发生之前，电容有更少的时间耗尽其电荷，从而导致以前不存在的串扰。

随着源阻抗和采样率的增加，串扰的概率也随之增加。为了防止这种情况发生，请记住以下几点:

• 使信号源的源阻抗最小。使用隔离放大器将其保持在100欧姆以下，尽管在非常高的采样率下，即使这个值也可能过高。

• 当源阻抗无法控制时，在信号源和数据采集卡多路复用器之间需要一个隔离放大器。在每个通道上需要一个内置隔离放大器的仪器，以提供对杂散信号路径的保护。

随着采样率的增加，这些策略变得更加重要。当使用具有固定扫描间隔的仪器时，可以获得最佳和最可预测的结果;这有助于控制任何高采样率爆发。

多亏了罗杰·洛克哈特Dataq仪器,Dataforth公司．

从Dataforth下载有关串扰和共模电压问题的更广泛和详细的讨论。

-由过程工业编辑Peter Welander编辑，PWelander@cfemedia.com，
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