编码器和PLC之间的差分信号与单端信号的互转说明

举例说明：有客户使用台达的PLC和伺服驱动器，想从伺服驱动器的编码器信号输出到PLC的上进行计数，由于伺服驱动器给出来的是差分信号，而PLC采用的是NPN型的输入方式，请教怎么做信号转换接口？有什么转换电路之类的和转换方案？

回答网友的问题 ，单端转差分怎么转，以下为常用的差分转集电极输出模块和集电极转差分模块：

SYN5007A型差分转集电极开漏输出模块是由西安同步电子科技有限公司精心设计、自行研发生产的一款信号转换设备，将伺服编码器光栅尺等A+,A-,B+.B-, C+,C-,D+.D-,转换成标准的PLC的A,B和C,D相高速计数信号。

  关键词：差分转单端，差分信号转集电极信号，差分转集电极

产品功能

1)1组5V-30v差分编码脉冲A+,A-,B+.B-, C+,C-,D+.D-,输入；　　

2)1组5V-30v NPN编码脉冲信号A+ ,B+. C+, D+输出。

产品特点

a)功耗小，可靠性高；

b)可长期连续稳定工作；

c)具有抖动小、隔离度高。

典型应用

1)电机同步控制；

2)印刷、印染等编码器信号分多路的场合；

3)增量式编码器分配或测量系统。

技术指标

输入信号编码脉冲信号路数1组A+,A-,B+.B-, C+,C-,D+.D-,

最大频率500 kHz

电平TTL差分

电压5V-30v

物理接口凤凰端子

输出信号编码脉冲信号路数1组A,B

频率与输入相同

电平NPN/PNP/TTL/差分/HTL等等5V-30v（与供电电源一致）

电流25mA

物理接口凤凰端子

环境特性工作温度-20℃～＋50℃

相对湿度≤90%（40℃）

存储温度-30℃～＋70℃

供电电源5V-30v dc，功率小于5W

机箱尺寸125 x 70 x 30 mm（长x宽x高）

选件根据客户要求定做类似产品。

SYN5007B型集电极转差分模块是由西安同步电子科技有限公司精心设计、自行研发生产的一款信号转换设备，将PLC 或者上位机的集电极脉冲信号(NPN,PNP)转换成差分脉冲信号，提供给控制器（伺服）所需的差分脉冲信号，差分信号抗干扰能力比集电极信号抗干扰能力强。

  关键词：集电极信号转差分信号，集电极转差分，集电极信号转差分信号模块

产品功能

1)1组5V-30v NPN（可选PNP）编码脉冲信号A,B输入；

2)1组5V-30v差分编码脉冲A+,A-,B+.B-输出(可选多组输出)；

产品特点

a)功耗小，可靠性高；

b)可长期连续稳定工作；

c)具有抖动小、隔离度高。

典型应用

1)电机同步控制；

2)印刷、印染等编码器信号分多路的场合；

3)增量式编码器分配或测量系统。

技术指标

输入信号编码脉冲信号路数1组A,B

最大频率500 kHz

电平NPN(可选PNP)

电压5V-30v

物理接口凤凰端子

输出信号编码脉冲信号路数1组A+,A-,B+.B-(可选多组输出)

频率与输入相同

电平

电平NPN/PNP/TTL/差分/HTL等等5V-30v（与供电电源一致）

电流25mA

物理接口凤凰端子

环境特性工作温度-20℃～＋50℃

相对湿度≤90%（40℃）

存储温度-30℃～＋70℃

供电电源5V-30v dc，功率小于5W

机箱尺寸125 x 70 x 30 mm（长x宽x高）

选件根据客户要求定做类似产品。

下面我们详细说明一下差分信号和单端信号的区别：

一、基本区别

不说理论上的定义，说实际的，单端信号指的是用一个线传输的信号，一根线没参考点怎么会有信号呢？easy，参考点就是地啊。也就是说，单端信号是在一跟导线上传输的与地之间的电平差，那么当你把信号从A点传递到B点的时候，有一个前提就是A点和B点的地电势应该差不多是一样的，为啥说差不多呢，后面再详细说。

差分信号指的是用两根线传输的信号，传输的是两根信号之间的电平差。当你把信号从A点传递到B点的时候，A点和B点的地电势可以一样也可以不一样，但是A点和B点的地电势差有一个范围，超过这个范围就会出问题了。

二、传输上的差别

   单端信号的优点是，省钱～方便～大部分的低频电平信号都是使用单端信号进行传输的。一个信号一根线，最后把两边的地用一根线一连，完事。 缺点在不同应用领域暴露的不一样，归结起来，最主要的一个方面就是，抗干扰能力差。 首先说最大的一个问题，地电势差以及地一致性。大家都认为地是0V，实际上，真正的应用中地是千奇百怪变化莫测的一个东西，我想我会专门写一些地方面的趣事。比如A点到B点之间，有那么一根线，用来连接两个系统之间的地，那么如果这根线上的电流很大时，两点间的地电势可能就不可忽略了，这样一个信号从A的角度看起来是1V，从B的角度看起来可能只有0.8V了，这可不是一个什么好事情，这就是地电势差对单端信号的影响。

接着说地一致性。实际上很多时候这个地上由于电流忽大忽小，布局结构远远近近地上会产生一定的电压波动，这也会影响单端信号的质量。差分信号在这一点有优势，由于两个信号都是相对于地的当地电势发生变化时，两个信号同时上下浮动（当然是理想状态下）差分两根线之间的电压差却很少发生变化，这样信号质量不久高了吗？其次就是传输过程中的干扰，当一根导线穿过某个线圈时，且这根线圈上通着交流电时，这根导线上会产生感应电动势～～好简单的道理，实际上工业现场遇到的大部分问题就是这么简单，可是你无法抗拒～如果是单端信号，产生多少，就是多少，这就是噪声你毫无办法。但是如果是差分信号，你就可以考虑拉，为啥呢，两根导线是平行传输的每根导线上产生的感应电动势不是一样吗，两个一减，他不久没了吗～     确实，同样的情况下，传输距离较长时，差分信号具有更强的驱动能力、更强的抗干扰能力，同样的，当你传输的信号会对其他设备有干扰时，差分信号也比单端信号产生的信号相对小，也就是常说的EMI特性(存疑，是这么说把？

三、使用时需要注意

由于差分比单端有不少好处，在模拟信号传输中很多人愿意使用差分信号，比如桥式应变片式力传感器，其输出信号满量程时有的也只有2mV，如果使用单端信号传输，那么这个信号只要电源的纹波就能把他吃光。所以实际上，都是用仪表运方进行放大后，再进行处理。而仪表运方正是处理差分信号最有力的几个工具之一。但是，使用差分信号时，一定要注意一个问题，共模电压范围。也就是说，这两根线上的电压，相对于系统的地，还是不能太大。你传输0.1V的信号没问题，但是如果一根是 1000.0 另外一根是 1000.1，那就不好玩了，问题在于，在很多场合下使用差分信号都是为了不让两个系统的地简单的共在一起，更不能把差分信号中的一根直接接在本地系统的地上，那不白费尽吗--又成单端了， 那么如何抑制共模电压呢？ 其实也挺简单的，将两根线都通过一个足够大的电阻，连接到系统的地上。   

这就像一根拴在风筝上的线，我在地上跑跑跳跳，不会影响风筝的高度，但是你永远逃不出我的视线，而我的视线，在电子行业，叫共模电压范围～～嘿嘿.

1、差分信号和单端信号最明确的区别是：单端信号有明确的地，输入的信号按照高于或低于地信号分为正输入和负输入；差分信号没有明确的地，输入信号相对高于或低于另一端信号而分为正输入和负输入。举个例子，对于单电源设计的电桥电路来说，电桥的输出必须是差分输入，而对于双电源设计的电桥来说，可以在电桥的一个输出端上做出一个地，因此可以是单端输入。

2、严格定义可参照有关运算放大器的教材。

3、因为没有明确的地，所以传输的时候不需要传输地线，因为对处理有用的是两端输入的差值，所以没有必要传输地线。

差分转集电极输出模块和集电极转差分模块可将旋转编码器、光栅尺、磁栅尺、伺服驱动器、变频器等输出差分信号转换为单端信号。当设备（PLC、运动控制器等）不具备差分输入功能，又需要接收差分信号时，可选用。