Analog Tipp Eine Übertragung mittels Differenzsignal verbessert die Signalqualität

In einem 5-V-System steht zur Signalübertragung im Idealfall auch eine maximale Spannung von 5 V zur Verfügung. Die maximale Spannung wird erreicht, wenn der Signalverstärker eine...

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In einem 5-V-System steht zur Signalübertragung im Idealfall auch eine maximale Spannung von 5 V zur Verfügung. Die maximale Spannung wird erreicht, wenn der Signalverstärker eine Rail-to-Rail-Ausgangsstufe besitzt und wenn ein sehr kleiner Laststrom fließt. Mit größer werdender Amplitude sinkt jedoch die Qualität eines Signals. Der Klirrfaktor eines Verstärkers steigt mit zunehmender Amplitude. Wird ein Verstärker bis an die Versorgungsspannungsgrenzen ausgesteuert, so steigen die Nichtlinearitäten an, da die Spannungsverstärkung abnimmt. Auch die Einschwingzeit wird für einen größeren Signalhub länger.Für den bestmöglichen Störspannungsabstand sollte die Signalamplitude so groß wie möglich sein. Die Umformung eines massebezogenen Signals und Übertragung als Differenzsignal bildet einen Kompromiss. Bei der Signalübertragung als Differenzsignal werden zwei Ausgangsstufen eingesetzt, die im Gegentakt arbeiten. Liegt zum Beispiel am Eingang des Verstärkers AD8139 eine Spannung von 2 V an, so beträgt diese am positiven Ausgang 3 V, während der negative Ausgang auf 2 V geht. Wird die Spannung am Eingang auf 0 V gelegt, so stehen am positiven Ausgang 2 V und am negativen Ausgang 3 V. Da die beiden Ausgänge aufeinander bezogen betrachtet werden, resultiert bei nur 1-V-Aussteuerung jeder Ausgangsstufe ein Signalhub von 2 V. Die Fehler, die mit zunehmender Signalamplitude ansteigen, werden daher sehr klein gehalten. Da das Signal nicht mehr auf Masse bezogen wird, sind auch die Störungen auf der Masse weit gehend unterdrückt. Wird ein Differenzverstärker mit Rail-to-Rail-Ausgängen wie der AD8139 eingesetzt, so kann damit in einem 5-V-Sys-tem ein Signalhub von 10 V generiert werden. Die Verdoppelung des Signalhubs verbessert den Störspannungsabstand um 6 dB. Der AD7674, ein 18-Bit-A/D-Wandler mit differenziellen Eingängen lässt sich beispielsweise mit dem AD8139 direkt ansteuern.

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