模擬電路中什么時候適合使用電流傳遞信號,什么時候合適使用電壓傳遞信號


一、應用
1.實際應用中,需要進行權衡,比如抗干擾能力,傳輸距離,功耗
2.電壓信號比較容易受到干擾,對噪聲比較敏感,有噪聲容限一說
3.電流信號對噪聲不敏感
4.電源電壓下降的穩定性或者長距離傳輸中的損耗問題。
5.抗噪聲能力,傳輸距離

二、電壓信號和電流信號
1.接收端通常是高輸入阻抗,這就意味著只提取比較小的電流。
2.接收端通常是低輸入阻抗,這就意味著需要提供一個穩定的電壓提取電流。
3.電流信號的核心優勢在于其非凡的抗干擾能力,尤其是在長距離傳輸或高噪聲環境下。

三、適合電流信號傳輸的場景
1.長距離的傳輸
距離控制幾十米,在車間,充斥著電機,繼電器,變頻器產生的大型電磁干擾。
使用電流的好處是,雙絞線在長距離傳輸中,噪聲會以電壓形式疊加在信號線上。
電流環電流為了維持一個恒定的電流,會自動調節兩端的電壓來克服這些感應電壓。
2.芯片內部的子模塊之間傳遞信號,如電流鏡、吉爾伯特單元(乘法器)、跨導放大器(OTA)的輸出。


四、適合電壓信號傳輸的場景
電壓信號的優勢在于其直觀、易測量,且大多數電路天然就是以電壓為輸入/輸出,因此在短距離、低噪聲板內互聯中占主導地位。
1.板級電路互聯(PCB內部)
場景:同一塊印刷電路板(PCB)上,兩個芯片或模塊之間的距離只有幾厘米。

為什么用電壓:

簡單:直接連線即可,無需額外的電壓-電流轉換電路。

低功耗:接收端是高阻抗,靜態電流極小。

噪聲可控:在精心設計的PCB上,電源干凈,布線緊湊,噪聲問題不突出。

2.大多數標準儀器接口
場景:函數發生器輸出、示波器輸入、數據采集卡(DAQ)的輸入。

為什么用電壓:電壓是最基本的電學量,測量方便直接。標準如 0-5V, 0-10V, ±5V, ±10V 被廣泛采用,兼容性極好。

3.電池供電設備
場景:手機、便攜式傳感器節點。

為什么用電壓:在待機狀態下,電路可以進入高阻抗模式,幾乎不消耗電流,極大地延長電池壽命。而一個電流環需要持續消耗電流來維持信號(即使是4mA的零位信號)。

五、對比

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