模拟电路中什么时候适合使用电流传递信号,什么时候合适使用电压传递信号
一、应用
1.实际应用中,需要进行权衡,比如抗干扰能力,传输距离,功耗
2.电压信号比较容易受到干扰,对噪声比较敏感,有噪声容限一说
3.电流信号对噪声不敏感
4.电源电压下降的稳定性或者长距离传输中的损耗问题。
5.抗噪声能力,传输距离
二、电压信号和电流信号
1.接收端通常是高输入阻抗,这就意味着只提取比较小的电流。
2.接收端通常是低输入阻抗,这就意味着需要提供一个稳定的电压提取电流。
3.电流信号的核心优势在于其非凡的抗干扰能力,尤其是在长距离传输或高噪声环境下。
三、适合电流信号传输的场景
1.长距离的传输
距离控制几十米,在车间,充斥着电机,继电器,变频器产生的大型电磁干扰。
使用电流的好处是,双绞线在长距离传输中,噪声会以电压形式叠加在信号线上。
电流环电流为了维持一个恒定的电流,会自动调节两端的电压来克服这些感应电压。
2.芯片内部的子模块之间传递信号,如电流镜、吉尔伯特单元(乘法器)、跨导放大器(OTA)的输出。
四、适合电压信号传输的场景
电压信号的优势在于其直观、易测量,且大多数电路天然就是以电压为输入/输出,因此在短距离、低噪声板内互联中占主导地位。
1.板级电路互联(PCB内部)
场景:同一块印刷电路板(PCB)上,两个芯片或模块之间的距离只有几厘米。
为什么用电压:
简单:直接连线即可,无需额外的电压-电流转换电路。
低功耗:接收端是高阻抗,静态电流极小。
噪声可控:在精心设计的PCB上,电源干净,布线紧凑,噪声问题不突出。
2.大多数标准仪器接口
场景:函数发生器输出、示波器输入、数据采集卡(DAQ)的输入。
为什么用电压:电压是最基本的电学量,测量方便直接。标准如 0-5V, 0-10V, ±5V, ±10V 被广泛采用,兼容性极好。
3.电池供电设备
场景:手机、便携式传感器节点。
为什么用电压:在待机状态下,电路可以进入高阻抗模式,几乎不消耗电流,极大地延长电池寿命。而一个电流环需要持续消耗电流来维持信号(即使是4mA的零位信号)。
五、对比