編碼器和PLC之間的差分信號與單端信號的互轉說明

舉例說明：有客戶使用臺達的PLC和伺服驅動器，想從伺服驅動器的編碼器信號輸出到PLC的上進行計數，由于伺服驅動器給出來的是差分信號，而PLC采用的是NPN型的輸入方式，請教怎么做信號轉換接口？有什么轉換電路之類的和轉換方案？

回答網友的問題 ，單端轉差分怎么轉，以下為常用的差分轉集電極輸出模塊和集電極轉差分模塊：

SYN5007A型差分轉集電極開漏輸出模塊是由西安同步電子科技有限公司精心設計、自行研發生產的一款信號轉換設備，將伺服編碼器光柵尺等A+,A-,B+.B-, C+,C-,D+.D-,轉換成標準的PLC的A,B和C,D相高速計數信號。

  關鍵詞：差分轉單端，差分信號轉集電極信號，差分轉集電極

產品功能

1)1組5V-30v差分編碼脈沖A+,A-,B+.B-, C+,C-,D+.D-,輸入；　　

2)1組5V-30v NPN編碼脈沖信號A+ ,B+. C+, D+輸出。

產品特點

a)功耗小，可靠性高；

b)可長期連續穩定工作；

c)具有抖動小、隔離度高。

典型應用

1)電機同步控制；

2)印刷、印染等編碼器信號分多路的場合；

3)增量式編碼器分配或測量系統。

技術指標

輸入信號編碼脈沖信號路數1組A+,A-,B+.B-, C+,C-,D+.D-,

最大頻率500 kHz

電平TTL差分

電壓5V-30v

物理接口鳳凰端子

輸出信號編碼脈沖信號路數1組A,B

頻率與輸入相同

電平NPN/PNP/TTL/差分/HTL等等5V-30v（與供電電源一致）

電流25mA

物理接口鳳凰端子

環境特性工作溫度-20℃～＋50℃

相對濕度≤90%（40℃）

存儲溫度-30℃～＋70℃

供電電源5V-30v dc，功率小于5W

機箱尺寸125 x 70 x 30 mm（長x寬x高）

選件根據客戶要求定做類似產品。

SYN5007B型集電極轉差分模塊是由西安同步電子科技有限公司精心設計、自行研發生產的一款信號轉換設備，將PLC 或者上位機的集電極脈沖信號(NPN,PNP)轉換成差分脈沖信號，提供給控制器（伺服）所需的差分脈沖信號，差分信號抗干擾能力比集電極信號抗干擾能力強。

  關鍵詞：集電極信號轉差分信號，集電極轉差分，集電極信號轉差分信號模塊

產品功能

1)1組5V-30v NPN（可選PNP）編碼脈沖信號A,B輸入；

2)1組5V-30v差分編碼脈沖A+,A-,B+.B-輸出(可選多組輸出)；

產品特點

a)功耗小，可靠性高；

b)可長期連續穩定工作；

c)具有抖動小、隔離度高。

典型應用

1)電機同步控制；

2)印刷、印染等編碼器信號分多路的場合；

3)增量式編碼器分配或測量系統。

技術指標

輸入信號編碼脈沖信號路數1組A,B

最大頻率500 kHz

電平NPN(可選PNP)

電壓5V-30v

物理接口鳳凰端子

輸出信號編碼脈沖信號路數1組A+,A-,B+.B-(可選多組輸出)

頻率與輸入相同

電平

電平NPN/PNP/TTL/差分/HTL等等5V-30v（與供電電源一致）

電流25mA

物理接口鳳凰端子

環境特性工作溫度-20℃～＋50℃

相對濕度≤90%（40℃）

存儲溫度-30℃～＋70℃

供電電源5V-30v dc，功率小于5W

機箱尺寸125 x 70 x 30 mm（長x寬x高）

選件根據客戶要求定做類似產品。

下面我們詳細說明一下差分信號和單端信號的區別：

一、基本區別

不說理論上的定義，說實際的，單端信號指的是用一個線傳輸的信號，一根線沒參考點怎么會有信號呢？easy，參考點就是地啊。也就是說，單端信號是在一跟導線上傳輸的與地之間的電平差，那么當你把信號從A點傳遞到B點的時候，有一個前提就是A點和B點的地電勢應該差不多是一樣的，為啥說差不多呢，后面再詳細說。

差分信號指的是用兩根線傳輸的信號，傳輸的是兩根信號之間的電平差。當你把信號從A點傳遞到B點的時候，A點和B點的地電勢可以一樣也可以不一樣，但是A點和B點的地電勢差有一個范圍，超過這個范圍就會出問題了。

二、傳輸上的差別

   單端信號的優點是，省錢～方便～大部分的低頻電平信號都是使用單端信號進行傳輸的。一個信號一根線，最后把兩邊的地用一根線一連，完事。 缺點在不同應用領域暴露的不一樣，歸結起來，最主要的一個方面就是，抗干擾能力差。 首先說最大的一個問題，地電勢差以及地一致性。大家都認為地是0V，實際上，真正的應用中地是千奇百怪變化莫測的一個東西，我想我會專門寫一些地方面的趣事。比如A點到B點之間，有那么一根線，用來連接兩個系統之間的地，那么如果這根線上的電流很大時，兩點間的地電勢可能就不可忽略了，這樣一個信號從A的角度看起來是1V，從B的角度看起來可能只有0.8V了，這可不是一個什么好事情，這就是地電勢差對單端信號的影響。

接著說地一致性。實際上很多時候這個地上由于電流忽大忽小，布局結構遠遠近近地上會產生一定的電壓波動，這也會影響單端信號的質量。差分信號在這一點有優勢，由于兩個信號都是相對于地的當地電勢發生變化時，兩個信號同時上下浮動（當然是理想狀態下）差分兩根線之間的電壓差卻很少發生變化，這樣信號質量不久高了嗎？其次就是傳輸過程中的干擾，當一根導線穿過某個線圈時，且這根線圈上通著交流電時，這根導線上會產生感應電動勢～～好簡單的道理，實際上工業現場遇到的大部分問題就是這么簡單，可是你無法抗拒～如果是單端信號，產生多少，就是多少，這就是噪聲你毫無辦法。但是如果是差分信號，你就可以考慮拉，為啥呢，兩根導線是平行傳輸的每根導線上產生的感應電動勢不是一樣嗎，兩個一減，他不久沒了嗎～     確實，同樣的情況下，傳輸距離較長時，差分信號具有更強的驅動能力、更強的抗干擾能力，同樣的，當你傳輸的信號會對其他設備有干擾時，差分信號也比單端信號產生的信號相對小，也就是常說的EMI特性(存疑，是這么說把？

三、使用時需要注意

由于差分比單端有不少好處，在模擬信號傳輸中很多人愿意使用差分信號，比如橋式應變片式力傳感器，其輸出信號滿量程時有的也只有2mV，如果使用單端信號傳輸，那么這個信號只要電源的紋波就能把他吃光。所以實際上，都是用儀表運方進行放大后，再進行處理。而儀表運方正是處理差分信號最有力的幾個工具之一。但是，使用差分信號時，一定要注意一個問題，共模電壓范圍。也就是說，這兩根線上的電壓，相對于系統的地，還是不能太大。你傳輸0.1V的信號沒問題，但是如果一根是 1000.0 另外一根是 1000.1，那就不好玩了，問題在于，在很多場合下使用差分信號都是為了不讓兩個系統的地簡單的共在一起，更不能把差分信號中的一根直接接在本地系統的地上，那不白費盡嗎--又成單端了， 那么如何抑制共模電壓呢？ 其實也挺簡單的，將兩根線都通過一個足夠大的電阻，連接到系統的地上。   

這就像一根拴在風箏上的線，我在地上跑跑跳跳，不會影響風箏的高度，但是你永遠逃不出我的視線，而我的視線，在電子行業，叫共模電壓范圍～～嘿嘿.

1、差分信號和單端信號最明確的區別是：單端信號有明確的地，輸入的信號按照高于或低于地信號分為正輸入和負輸入；差分信號沒有明確的地，輸入信號相對高于或低于另一端信號而分為正輸入和負輸入。舉個例子，對于單電源設計的電橋電路來說，電橋的輸出必須是差分輸入，而對于雙電源設計的電橋來說，可以在電橋的一個輸出端上做出一個地，因此可以是單端輸入。

2、嚴格定義可參照有關運算放大器的教材。

3、因為沒有明確的地，所以傳輸的時候不需要傳輸地線，因為對處理有用的是兩端輸入的差值，所以沒有必要傳輸地線。

差分轉集電極輸出模塊和集電極轉差分模塊可將旋轉編碼器、光柵尺、磁柵尺、伺服驅動器、變頻器等輸出差分信號轉換為單端信號。當設備（PLC、運動控制器等）不具備差分輸入功能，又需要接收差分信號時，可選用。