Wenn Sie einen Sensor mit einem analogen Ausgang auf einer Platine und einen Analog-Digital-Wandler (ADC) auf einer anderen Platine haben, was ist die beste Vorgehensweise, um sie miteinander zu verbinden? Wenn Sie beispielsweise ein Single-Ended-Signal haben, sollten Sie dieses Signal mit einem GND-Draht im Board-to-Board-Kabel verdrillen? Wenn es sich um ein Differenzsignal handelt, sollten Sie die Signale + und - im Board-to-Board-Kabel miteinander verdrillen? Oder sollten die + und - Signale jeweils mit einer GND-Leitung im Board-to-Board-Kabel verdrillt werden? Was sind die Best Practices/Faustregeln/Richtlinien in diesem Bereich, um die besten Ergebnisse zu erzielen? Wenn die Antwort "es kommt darauf an" lautet, wovon hängt es dann ab und wie ist der Entscheidungsprozess zur Bestimmung des richtigen Ansatzes in einem bestimmten Kontext?
Offensichtlich (?) besteht der erste Preis darin, Sensoren und ADCs auf einer einzigen Leiterplatte zu integrieren, eine schöne solide GND-Referenzebene zu haben und Routing-Disziplin zu haben, um Ihre analogen und digitalen Domänen zu trennen, wenn dies möglich ist. Aber ich konzentriere mich auf Fälle, in denen das nicht möglich ist.
Ich gehe davon aus, dass wir über Signale sprechen, die weniger als ein paar kHz betragen. Im Single-Ended-Fall würde ich ein Erdungskabel mit dem Signal verdrillen. Im Differential würde ich + und - allein ohne Masse verdrehen, genau wie Sie gesagt haben.
Wie Sie das Signal konditionieren, ist, wo einige Fragen gestellt werden müssen. Wenn:
Ich würde das Signal sofort in einen Instrumentenverstärker leiten, um die Spanne des ADC halb zu füllen, und das Signal über ein Differenzpaar mit einem Leitungstreiber-IC senden. Am anderen Ende kann ein Differenzverstärker das Signal aus dem Gleichgewicht bringen und es für die Umwandlung unsymmetrisch machen, einen Zoll vom ADC entfernt. Die Umwandlung zurück in Single-Ended füllt dann die Spanne des ADC.
Wenn:
Ich würde das Signal immer noch in einen Instrumentenverstärker leiten und die Spanne des ADC füllen, aber das Signal direkt an den ADC senden, Single-Ended. Wenn es nicht viel Rauschen gibt und die Platinen nahe beieinander liegen, ist kein System mit hoher Gleichtaktunterdrückung erforderlich.
Wenn das Signal bereits eine Amplitude von mehr als einigen hundert Millivolt hatte, ist möglicherweise nicht einmal der Instrumentenverstärker erforderlich. Es war da, um sehr kleine Signale aus dem Grundrauschen herauszuhalten.
Ich mache mir immer Sorgen über Netzteilrauschen oder Strom, der einen Pfad mit Signalen zwischen zwei Platinen teilt. Ich habe kürzlich eine ähnliche Frage auf die gleiche Weise beantwortet, aber dies bezog sich auf digitale serielle Verbindungen.
Wie auch immer, wenn eine Platine die andere Platine mit Strom versorgt und insbesondere wenn auf einer der Platinen Schaltnetzteile verwendet werden, müssen Sie vermeiden, dass Netzteilströme dieselben Drähte wie Signale teilen. Zu diesem Zweck würde ich gerne einen Differenzverstärker am ADC-Ende sehen, und natürlich erwähnte die vorherige Antwort einen Instrumentenverstärker, und dies ist die beste Konfiguration für diesen Job. Dies verhindert hauptsächlich, dass Leistungsströme versuchen, Signalleitungen hinunterzufließen.
Twisted Pair zwischen den beiden Platinen auch für das Signal. Aber es hängt alles davon ab, wie klein die Signale sind und wenn klein (oder anfällig), dann wird abgeschirmtes Twisted Pair benötigt.
Matt Jung
Vicatcu