THS4531: TIDA-01012 参考设计中的 模拟运放前端与被测量电压的“GND”的一些疑问。

您好

https://e2e.ti.com/support/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/1417497/tida-01012-gnd-system/5431270?tisearch=e2e-sitesearch&keymatch=TIDA-01012%20%20com%20GND#5431270

这个帖子对于您这个问题给出相关的解释，请您参考。

他这个帖子，我看过了。但是，没有回答问题。他只说：1P35V_REF的参考电压可以把被测量信号电压的GND和本地测量系统的GND绑定在一起。我的问题是：如果是使用双电源供电的OPA2274或者是双电源供电的INA146U，ADC我使用ADS8598S，那么是否就可以直接采集目标板的信号电压呢？？如果是直接采集，那么GND，就是两个GND，一个是目标板的GND，另一个是测量系统的GND，这样就没办法共地，您说是吧？？所以，在TIDA-01012原图中，U5B的正向输入端的IN_N凭什么就可以和1P35V_REF放到一起输入到U5B中？？？有什么科学理论说法么?？？

您好

首先您问被测目标板和测量板是否可以直接连在一起，在满足测量板的输入要求的范围以及差分的状态的情况下可以。其次关于直接采集直不直接连在一起，一般情况下可以（但是要考虑稳定性以及信号波动等）。最后关于参考设计中如此设计是满足对于实际应用的特殊情况（通过固定一个电压参考帮助IN_N跳帧到ADC的输入范围），关于稳定性可以通过电路布局以及相关接地来弥补。您可以针对于您自己的情况进行更改，不一定完全参考官方设计。

PS： 这个参考设计是应用于无线数字万用表的。您如果完全契合您的需求，您可以参考。如果您问这个是不是都可以这样，官方建议还是共地比较稳定避免信号失真噪声增加。

我看到的Ti的很多ADC评估板的案例都是基于传感器的供电来自ADC评估板的供电。但是，TIDA-01012参考设计中，他是一个简易的DMM表的设计方案。该方案，在使用的过程中，需要使用两个表笔，一个黑色的，一个红色的，分别接到目标电路板上的某一个位置，去测量该位置的电压。我，就不明白了，TIDA-01012参考设计中，它本身的GND，不与目标信号板的GND共地，那么，目标信号板的电源本身就是来自其他的某个设备。那么，TIDA-01012参考设计中的远方，U5A和U5B就可以直接输入这个“完全不相关”的电压信号？？假设，这个被测量的电压信号是一个电阻，他两端电压在目标板上是35V，也就是电阻本身的在电阻中的电压是35V，那么，TIDA-01012的U5A和U5B的输入的是电阻的两端电压，那么，U5A，U5B感知到的电压是多少呢？关于TIDA-01012参考设计中的压降，我能理解。并联嘛，在并联的之路上进行分压。取他的分压进行测量。但问题是，U5A，U5B感知到电压，我觉得应该是个X，是一个未知电压。毕竟GND是完全不同的两个GND。您说是吧？您说了，可以U5A，U5B可以直接和测量的电压直接连到一起，那么，我就想问了，U5A，U5B感知到的电压是多少呢？有没有什么计算公式呢？欧姆定律在U5A和U5B上无法直接使用吧？毕竟不是一个GND。您说是吧？

还有一个问题，我如果不使用U5A和U5B，进行信号电压缓冲，相反，我直接使用INA146U这颗具有±100V共模电压的差分运放，是否可以直接连接被测量的电压信号呢？那么，在INA146U的GND和未知的被测量的电压GND完全不同的情况下，我怎么改如何知道 被测量的信号电压没有超出INA146的共模电压范围呢？或者说，在不是同一个GND的情况下，INA146U如何设置他自己的放大倍数呢？像这种两个GND的情况，INA146U的测量系统是不是需要有一个计算公式，提前预知输入信号的范围呢？我认为这样至少可以正确设置INA146U的放大倍数。

您好

ADS8885 ADC 需要 VREF/2 的共模。使用全差分放大器 U6 将共模添加到输入信号。通过将输入 COM 引脚连接到 VREF/2，我们只是将 IN_P 和 IN_N(COM) 信号电平移位到 VREF/2，以确保 IN_P 和 IN_N(COM) 输入引脚相对于电路 GND 都不会变为负值。万用表参考电路设计为 +/- 50 V、+/-5 V、+/-500 mV 和 +/-50 mV。首先使用电阻器将输入信号衰减。假设 COM 引脚在原理图中连接到 GND 网络，则多路复用器（U8 和 U4）和放大器 U5A 将看到负电压。

这是之前给您分享的帖子中的相关回复，它是将com给到 1P35_VREF在后端有VCOM也是以 1P35_VREF为基准的，所以不存在完全两个系统，而是存在一定的关系。基于这个部分的解释，只是为了不想出现负压所以才做了这种设置。根据这个说明，您如果存在这个疑惑可以将两个系统共地。而从后面解决负压的问题（但让这个设计也是基于应用做的这方面的改变，如果您不需要可以不参考这个部分）。

嗯，谢谢您的回答，但是您没有回答我的问题。我的问题是：我凭什么就认为输入的电压信号（在另一个系统的GND条件下）不会超出我现在的测量系统的输入信号的电压范围？或者说，我该如何在“完全不相关，即：电源和GND都完全不同的条件下”，我该如何确定我使用的放大器是满足设计需求的？还有，我该如何计算我的测量系统下的采集的电压值与目标系统的真实电压值之间的数学关系呢？？这就相当于我在闭着眼睛的前提下，仅凭一只手感觉触摸的物体的形状与大小。

举例：TIDA-01012参考设计中，我如果不使用U5A和U5B，进行信号电压缓冲，相反，我直接使用INA146U这颗具有±100V共模电压的差分运放，是否可以直接连接被测量的电压信号呢？那么，在INA146U的GND和未知的被测量的电压GND完全不同的情况下，我怎么该如何知道 被测量的信号电压没有超出INA146的共模电压范围呢？或者说，在不是同一个GND的情况下，INA146U如何设置他自己的放大倍数呢？像这种两个GND的情况，INA146U的测量系统是不是需要有一个计算公式，提前预知输入信号的范围呢？我认为这样至少可以正确设置INA146U的放大倍数。我觉得此时测量系统测量的电压与输入的电压信号，没有数学关系，您说是吧？但问题是，万用表都是这么做的。我想不明白这个GND是如何处理的。我该如何选型缓冲放大器呢？

您好

您有一个误区，您认为是完全不相关，而实际情况是com连接您被测对象的IN_N (或者极端情况下的GND) ，而com在测量板上相对基准是1P35_VREF。1P35_VREF这个基准的点是如下图

关于输入信号经过THS4531到输出公式参考datasheet

www.ti.com/.../ths4531

官方还提供了相关计算器辅助您计算

www.ti.com.cn/.../SBOR022

如果您还是觉得两个系统只要不共地就没有任何关系，请详细参考我之前给您分享的帖子，那里说的很清楚。

首先，我觉得您依然没有回答我的问题。您转发的英文帖子，我已经看过了。我觉得您只是在重复的转述英文帖子的内容。并没有回答我的问题。
我承认，我认为，GND不同就是两个系统。在换句话说，美元和人民币，要想等价，必须用黄金去等价交换。您说是吧？没有黄金，您想等价？？怎么可能？我倒想我赚的人民币直接等价美元呢。问题是，美国佬，他们甘心么？

言归正传，例如：在一个PCB上，通过隔离电源进行供电的系统，与隔离电源之前的原边供电的系统，就应该使用隔离器进行通信。您认可吧？当然，直接共地，也没问题，就是电气安全差点，信号平稳性差点，（我的觉，在新能源车上，都拉一个GND会着火）但为了安全，是要通过隔离器进行通信的。您刚才在帖子中也是讲了这样的想法与观点。

1、您刚刚也说了：com在测量板上相对基准是1P35_VREF，那么，我想知道这个相对的基准1P35_VREF，可否改成测量系统的GND？？
假设我们暂不考虑后面的ADC芯片THS4531的输入信号范围的前提下，此时如果改成测量系统的GND，那么，这样一来，COM连接器接入的信号电压，就被强制的拉到测量系统的GND。那么，这对于被测量的信号电压是否有影响呢？？？
2、如果，我使用的是INA146U进行COM和IN_P的输入信号的采集，它具有±100V共模电压的输入，那么，我想请问，INA146U是否也需要在COM的输入引脚上，在放置一个1P35_VREF基准电压呢？？？

3、我想知道，如果我使用INA146U这颗差分放大器，放大倍数我该如何选呢？我知道通过配置外围不同阻值的电阻的形式进行放大倍数的选择，但问题是，我怎么知道，我配置的电阻的放大倍数，就一定满足IN_P和COM输入的电压范围呢？？不在一个GND下，就是两个系统，那么，我该如何操作呢？？

在TIDA-01012中，我先确定一个问题，您之前说：“首先您问被测目标板和测量板是否可以直接连在一起，在满足测量板的输入要求的范围以及差分的状态的情况下可以。其次关于直接采集直不直接连在一起，一般情况下可以（但是要考虑稳定性以及信号波动等）。”

前提条件：我假设本地测量系统的“地”是GND；目标测量系统的“地”是GND1

问题：

我想请问，在完全独立供电的两块电路板的情况下，一块是目标板，一块是仪表测量板；我用仪表测量板的红表笔，和黑表笔能够测量目标板的信号电压，我就想不明白，对于U5A的IN_P的这个唯一的电压值输入端（我们暂时不考虑U5B的IN_N的电压值），他的电压应该是相对本地测量系统的“GND”的电压值，还是目标系统的“GND1”的电压值？？

我的理解，U5A的IN_P这点的电压值，应该是参考的目标系统的GND1的电压值。

同样，U5B的IN_N也应该参考的是目标系统的GND1的电压值。

只不过此时U5A和U5B的电压对于THS4531来讲，应该做一次减法操作。从而取得减法的结果值，也就是：差分电压值。

假设输入的电压U5A的IN_P为+12V；U5B的IN_N电压是12.3V，那么，差分的电压值应该是-0.3V（即：IN_P - IN_N = -0.3V）。如果此时的假设成立，我就想请问了，这个-0.3V的参考“地”是GND1还是GND？？？如果是GND，测量系统那个，我就想问了，我从测量系统的角度看，他为什么就不能是3.1415926V ？？因为这个-0.3v的参考“地”是目标系统的GND1，才有的-0.3V，那么，我这个测量系统没有GND1，只有本地的GND，我为什么就不能认为他是3.1415926V？？？你这个目标系统的GND，就一定是0V么？就不能是0.5V的GND么？所以，我就想不明白上面我描述的这个“特殊”情况。

同理，您说：假设 COM 引脚在原理图中连接到 GND 网络，则多路复用器（U8 和 U4）和放大器 U5A 将看到负电压。

我没想明白的是，U5A怎么会变成负电压呢？？U5A的输入IN_P在目标系统中，假设是+12V，COM我接到了本地系统中的GND，在换句话说，万用表一只红表笔我接的是目标系统的+12V，黑表笔我接到了本地测量系统的GND上。我觉得，这种情况下，测量系统看到的U5A也应该是随机数据啊，也不应该“必须是负电压”啊。您说是吧？？

上面是我的真正的疑问，全部的疑问了。

谢谢您的帮助。真心感谢您对我这个杠精的帮助。