差分放大电路输出异常

gia

可以看到进入隔离器件和进入ADC，有压差的两端似乎都不需要和器件的电源或地有电路连接

MF35_

gia 发表于 2024-12-13 17:21
可以看到进入隔离器件和进入ADC，有压差的两端似乎都不需要和器件的电源或地有电路连接

AMC1200的输入信号在送进来之前已经有了共模参考，而AMC1200输出内部提供了偏置回路和共模参考，所以不用额外连接

luosifu

gia 发表于 2024-12-13 17:21
可以看到进入隔离器件和进入ADC，有压差的两端似乎都不需要和器件的电源或地有电路连接

仔细看隔离器左侧电路。
另外，右侧电路是不完整的，这个电路意在表明器件的用法。

MF35_

luosifu 发表于 2024-12-13 17:57
仔细看隔离器左侧电路。
另外，右侧电路是不完整的，这个电路意在表明器件的用法。

虽然不完整，但这个示意图的接法是没错的，隔离器输出端相当于接地的源，所以可以这样接

luosifu

MF35_ 发表于 2024-12-13 22:42
虽然不完整，但这个示意图的接法是没错的，隔离器输出端相当于接地的源，所以可以这样接

明白您的意思，也大概知道楼主困惑的地方。一会我画几个特征性很强的图

luosifu

首先电压是什么？电压不是宇宙真理，电压是个相对量，两节串联的5号电池，头尾相接的点，相对于上面那个电池的正极是-1.5V，相对于下面那个电池的负极就是1.5V。以不同的参考点来看，同一个节点的电压是不一样的。电路图中常用GND这各标号表示一个公共点，这个GND未必真的接大地了，它只是一个公共的参考点，硬性的认为这个点就是0V，接电压表或者示波器的负端。实际上它是多少伏，对地多少伏，那都不一定。

再看一个普通运放的结构

运放两个输入端，IN+与IN-，是两个独立的放大器。输入端的差模电压（U+ — U-），就这个放大器而言，并不是U+与U-两个端点之间的电压，而是
U+ 对GND 的电压 （U+ — 0V），与U-对GND之间的电压（U- — 0V）之间的电压差。（U+ — 0V）— （U- — 0V）= U+ — U- ，这是一个简化出来的结果，而不是单纯的两端之间的电压。

前面之所以提到单BJT放大电路工作原理，就是不能把LM324这种普通运放当作完美理想的东西，它内部的结构决定了它的输入特性。
正负两个输入端是独立工作的，要让这个运放的正向输入端能正常放大信号，需要在IN+与GND端施加一个信号。要让负端正常工作，也要在负端与GND之间输入一个信号。因为运放内部的参考点就是图中的GND。无论是BJT运放还是JFET运放，它的各部电压都是以参考点电压为0计算的。

下面画一个和楼主想法接类似的电路，是一个电流检测电路的示意图。


虚线内是采样电路，外部电流红色或者绿色，不需要另外与采样电路的电源或者地连接，这里是不需要另外连接，而不是没有连接，因为采样电路内部，已经将两个串联的采样电阻R中点作为0点了。

再拓展下，一般运放需要双供电，V+,V-与0V，有时候单供电的电路用这种需要双供电的运放，要用1/2VCC作为运放的GND，原理是一样的。
我个人的而观点就是第一行所表述的，电压是各相对量，一定要有参考点作为基准。
下面是经典老旧仪表放大器AD620的示意图，楼主想想那个AD705J的输出为啥要接人的腿上？不是要采集人的心电哪，咋还给人输出了呢？而AD705J的输入又是什么？

MF35_

luosifu 发表于 2024-12-14 09:06
首先电压是什么？电压不是宇宙真理，电压是个相对量，两节串联的5号电池，头尾相接的点，相对于上面那个电 ...

没错，运放（或差分放大器）输入端，必须提供偏置电流回路（回到参考点）的路径，如果运放输入端是接另一个运放的输出端，由于运放输入端内部有对参考点的回路，所以就不用接偏置电阻，如果是接一个高阻源，那么相当于偏置电流没有回路了，回导致偏置电流产生非常高的偏置电压而饱和。

差分输入端的偏置回路，和差分信号的共模参考，其实是一体两面的，如果差分信号有共模参考（这个参考必须和放大器的参考相同），偏置电流会通过差分信号源回流到参考点，如果差分信号没有参考（也即其参考和放大器的参考隔离），放大器就必须提供参考，比如端接偏置回路，这一方面是处于放大器的需要，另一方面是差分信号只存在与理论，实际电路中其无法脱离共模参考独立存在。当然，前提是信号对参考点的阻抗不能太高，否则依然会引起饱和问题。

忽略差分信号的共模参考，是初学差分电路的人常犯的错误。最后一个图中AD705的输出端接腿上，一是为了给共模信号提供参考，二是为了给仪表放大器提供偏置回路，其实这两个问题互为表里，看怎么理解了。

比如下面这个电路，输入电压Input和放大器的电源是隔离的，也就是它能够接收浮动的输入电压，但必须有U3的存在，否则电路无法工作，U3会迫使输入的浮动电压以Ref为共模参考，因此两个输入端的电压才能围绕Ref上下分布。

gia

MF35_ 发表于 2024-12-13 17:25
AMC1200的输入信号在送进来之前已经有了共模参考，而AMC1200输出内部提供了偏置回路和共模参考，所以不用 ...

我觉得AMC1200输出不一定和电源或地有回路，万一输出还需要额外加别的参考，那不是冲突了

gia

芯片内部的双端输入和双端输出，我觉得应该都不一定会和电源或地有连接。估计还是需要设计者自己去找地或其他参考来搭吧

MF35_

gia 发表于 2024-12-16 09:57
我觉得AMC1200输出不一定和电源或地有回路，万一输出还需要额外加别的参考，那不是冲突了

不可能，只有浮动的输入，没有浮动的输出，只要器件是有源的，输出的就一定有参考，除非是变压器这种无源器件，才可以输出纯差分信号

gia

做了个仿真：如果压差信号输出不接隔离芯片地，加外偏置；和压差信号输出接隔离芯片地或电源，也是加外偏置，两者输出是一致的。
是不是可以认为，对输出来说，其实外偏置才是最关键的

luosifu

图与文不符，没看到隔离器件在哪。
我不了解这个仿真器如何默认运放的GND，不过我看到示波器的GND是悬空的，它仍能输出稳定的图形，这在实际中不太可能出现。
不可以那样认为。你还是没转过那个弯
如果没有V1,R9,R8，V3V4是无效，或者说不可预知的输入，具体为什么，前面坛友都已经解答过了。
V1，R9 ，可以认为是偏置，但它还起到了一个作用，就是给V3V4与GND之间建立起来了联系。我没有具体计算这个电路，不过从图中可以看出来，V1-R9-R7-V3-V4-R6-R8，以及运放输出端，已经构成了与GND相关联的电流回路，这样V3与V4就不再是最前面那种悬浮的无效输入了。
懒得算了，慢慢理解吧，别当真，我都是瞎说的……

量子隧道

MF35_ 发表于 2024-12-16 11:25
不可能，只有浮动的输入，没有浮动的输出，只要器件是有源的，输出的就一定有参考，除非是变压器这种无源 ...

我前一阵子看CCD的光电子产生和电荷转移过程，着实把我看懵了一阵子。我想了半天才想明白那些MOS电容沟道里的电子是代表多少伏的电位。

gia

luosifu 发表于 2024-12-16 21:34
图与文不符，没看到隔离器件在哪。
我不了解这个仿真器如何默认运放的GND，不过我看到示波器的GND是悬空的 ...

仿真这个，主要是想验证输出跟芯片到底有无电的连接。顺带看能不能得到压差输入与运放输出的关系。
如有连接，如接地，不再接外偏置，运放无输出；如无连接，加外偏置，运放有输出。这样似乎可得出结论，和芯片内部接不接地关联性似乎不大，主要还是得靠外部偏置。

示波器负极不接，系统默认为接地。

luosifu

gia 发表于 2024-12-17 09:15
仿真这个，主要是想验证输出跟芯片到底有无电的连接。顺带看能不能得到压差输入与运放输出的关系。
如 ...

明确的说，你得到的结论，表面上验证了你的想法，实则不然。
至于为什么，前面已经解释过了，你外加的那个偏置，给差模电压提供了GND参考点。
验证结论要做单一变量区别的对比实验，你认为重要的外部偏置是一个变量，但它也引入了GND，除非你能把偏置中的GND也给悬浮了，才能对比出单一条件变化对实验结果的影响。