选择双电源供电的主要原因是满足信号完整性、电路工作条件和测量精度方面的要求。这包括以下几个方面:
某些传感器(例如振动传感器、声音传感器和加速度传感器)输出的信号是双向的,这意味着它们的电压会在零参考点上下波动(正负电压)。如果仅使用单个电源,负半周期信号将被截断,导致失真。此时,使用正负电源(例如±5V、±12V)提供对称电压,可以使信号以0V为中心波动,从而保留正负半周期的完整信息,避免信号失真。
许多传感器在其内部电路中集成了运算放大器或模拟电路,用于信号放大或处理。这些器件需要正负电源才能实现以下功能:
简化的电路设计:在单电源系统中,处理交流信号时需要设置“虚拟地”,这会引入额外的噪声并增加设计的复杂性。而正负电源自然地使用“地”(0V)作为参考点,无需额外的偏置电路,从而简化了设计并降低了噪声。
最大化动态范围:许多高性能传感器和运算放大器需要双电源才能充分利用其输入/输出范围,避免非线性失真,并提高系统的线性度和动态范围。
双电源设计可以降低共模噪声干扰。共模噪声是指两条信号线对地之间的电压差。采用正负电源可以有效降低这种电压差,从而降低共模噪声干扰,尤其是在工业环境中,对称供电有助于提高信号的信噪比。