Вход тока "c общей землёй"

Данные входы являются частным случаем входов тока. В названии этой группы входов используется устоявшийся термин – Вход с общей землёй. В данном случае, под "землёй" подразумевается цепь общего провода источников токов I₁, I₂,..., I_N, как показано на рисунке для N-канальной системы.

В частности, эта группа входов может быть изолированной относительно цепи заземления оборудования.

Входы тока "с общей землёй" системы сбора данных (ССД) имеют низкие входные сопротивления R_Ш1, R_Ш2,..., R_ШN, через которые текут токи сигналов каждого канала ССД. Если входы тока гальванически не изолированы, то для таких входов типично, когда все токовые цепи сходятся в одну точку O, находящуюся внутри ССД. Теоретически по цепи общего провода этой группы входов течёт суммарный ток I₀, не влияющий на межканальное прохождение сигнала.

Дифференциальный вход тока X-Y

По аналогии с дифференциальным входом напряжения, ССД c входами тока "с общей землёй" может поддерживать режим измерения дифференциального (разностного) тока I_X, I_Y между парами каналов X и Y, образуя дифференциальный вход тока. Соответственно, для такого входа дифференциальный ток I_X - I_Y является информационным, а синфазный ток 0,5*(I_X +I_Y) не является информационным (при дифференциальном измерении синфазная составляющая тока подавляется).

При практической реализации подобного входа в ССД ток I_X - I_Y внутри ССД измеряется не напрямую, а через измерение напряжения V₁ = I_X*R_ШX -  I_Y*R_ШY, как показано на рисунке ниже.

Из-за не идеального равенства сопротивления шунтов R_ШX и R_ШY  напряжение  V₁ не идеально передаёт значение тока  I_X - I_Y, поэтому погрешность измерения тока I_X - I_Y всегда будет больше погрешности измерения токов  I_X и I_Y входов тока "с общей землёй".

Особо подчеркнём, что данный "дифференциальный вход тока X-Y" подразумевает, что оба тока I_X и I_Y являются сигнальными (информационными) токами фаз искомого  разностного тока.

Дифференциальный вход тока X-Y0

Если в конкретной схеме измерения в токе I_Y сигнальная (информационная) составляющая равна нулю, то измеренное напряжение V₁ = I_X*R_ШX передаёт ток  I_X с погрешностью шунта в канале X, что соответствует погрешности измерения токов  "с общей землёй". В то же время, токи I_X и I_Y могут содержать общую (синфазную) неинформационную составляюшую, которая значительно скомпенсируется, поскольку измеренное напряжение этой составляющей V₁ = I_X*R_ШX -  I_Y*R_ШY, где R_ШX≈R_ШY.

Практически, общая (синфазная) неинформационная составляющая токов может быть вызвана, например, влиянием электромагнитных полей. В этом случае, применение "дифференциального входа тока X-Y0" и симметричного подключения улучшит соотношение "сигнал-шум" в тракте измерения. 

Очевидно, что зеркальным случаем "дифференциального входа тока X-Y0" является "дифференциальный вход тока Y-X0".

Поскольку теоретически источник тока является источником сигнала с бесконечно большим выходным сопротивлением, то в простом случае применения "дифференциального входа тока X-Y0" фазу  I_Y можно не подключать для обеспечения в ней нулевого тока, как это показано на рисунке ниже.

В более сложном случае, если известен импеданс источника сигнала Z_X на частоте влияния синфазной помехи, то в цепь I_Y можно включить эквивалент нагрузки с импедансом Z_Y, равным Z_X, для реализации дифференциального принципа подключения даже в случае однофазного источника сигнала I_X, как это показано на рисунке ниже.

---

Использование термина

Данный термин используется в эксплуатационной документации ООО "Л Кард" при описании электрических свойств токовых входов модуля АЦП LTR12.

Разрядность: 14 бит

Частота преобразования 400 кГц суммарно

Каналов: 16 дифференциальных/32 с общей землёй

Модуль АЦП
16/23 канала ±20 мА, 14 бит, 400 кГц

LTR12