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In differential capacitive accelerometers, the core design is a "sandwich" structure: a movable sensitive mass block in the middle (as a common electrode), and fixed electrodes on the upper and lower sides. When there is no acceleration, the mass block is located in the center, and the upper and lower capacitors are equal:  When the acceleration α acts along the sensitive axis direction, the inertial force   causes the mass block to produce displacement . At this time, the upper and lower capacitors become:        The design scheme usually uses a differential half bridge circuit to extract signals. The relationship between output voltage and capacitance difference is:     Substitute the above capacitance expression:     Therefore, a concise linear relationship is obtained:    Combined with the mechanical equilibrium equation  (where k is the stiffness of the elastic beam),  the final result is： The brilliance of this design scheme lies in the fact that the output is strictly proportional to the acceleration α, and the denominators and can be precisely controlled through photolithography accuracy, allowing for precise sensitivity design. Meanwhile, the differential structure eliminates common mode interference (such as temperature drift and power supply fluctuations), making it a very mature solution in engineering.

Os sensores de fluxo magnético e os sensores magnéticos de efeito Hall são ambos dispositivos usados ​​para medir campos magnéticos, mas apresentam diferenças significativas em princípio, desempenho e cenários de aplicação. Os sensores de porta de fluxo baseiam-se nas características de magnetização não linear dos materiais do núcleo magnético. Ao excitar o núcleo magnético com corrente alternada de alta frequência, as características de saturação do núcleo magnético se alteram na presença de um campo magnético externo, resultando na componente harmônica de segunda ordem da tensão induzida (relacionada à intensidade do campo magnético externo). Os sensores de porta de fluxo requerem estruturas de bobina complexas e circuitos de processamento de sinal (como osciladores e circuitos de demodulação). Os sensores de efeito Hall baseiam-se no efeito Hall. Quando uma corrente elétrica passa por um condutor ou semicondutor, um campo magnético perpendicular à direção da corrente deflete os portadores de carga, gerando uma tensão transversal (tensão de Hall). A tensão de Hall é diretamente proporcional à intensidade do campo magnético e à magnitude da corrente. Os sensores de efeito Hall possuem uma estrutura simples, tipicamente composta por materiais semicondutores como arseneto de gálio, silício, etc., e integrados com circuitos de condicionamento de sinal. O sensor de fluxo magnético possui alta sensibilidade, podendo detectar campos magnéticos extremamente fracos (tão baixos quanto o nível de nanotesla, nT), sendo adequado para medir o campo magnético da Terra (cerca de 30-60 μT). Os sensores de efeito Hall possuem baixa sensibilidade, sendo tipicamente utilizados para medições de campos magnéticos acima do nível de militesla (mT), embora alguns modelos de alta sensibilidade possam atingir o nível de microtesla (μT). A precisão é bastante afetada pela temperatura, sendo necessário um circuito de compensação térmica para melhorar a estabilidade. Os sensores de fluxo magnético requerem sinais de excitação de alta frequência e circuitos complexos, com alto consumo de energia (geralmente na faixa de miliwatts). Não são adequados para dispositivos portáteis alimentados por bateria. Os sensores de efeito Hall têm baixo consumo de energia (nível de microwatts), especialmente os tipos com saída digital (como os sensores Hall de modo chaveado). São adequados para aplicações de baixa potência, como telefones celulares e dispositivos inteligentes. Portanto, é necessário selecionar sensores de fluxo magnético para detectar campos magnéticos fracos (como em navegação geomagnética e instrumentos científicos). Sensores de efeito Hall exigem baixo custo, baixo consumo de energia e alta resposta em frequência (como em controle de motores e eletrônicos de consumo).

O esquema de modulação e demodulação em circuito fechado totalmente digital é atualmente a tecnologia predominante para giroscópios interferométricos de fibra óptica (IFOGs) de alta precisão. Ele modula e demodula sinais ópticos em condições de circuito fechado por meio de circuitos digitais, extraindo assim a velocidade angular de rotação com alta linearidade. A figura abaixo mostra um diagrama típico de um sistema de processamento de sinal totalmente digital em circuito fechado, com tecnologias e otimizações importantes, incluindo melhoria da largura de banda do sistema, supressão da distorção de modulação e implementação em plataforma de hardware.Melhoria da largura de banda do sistemaAo adotar um esquema de modulação/demodulação de frequência tripla, o período de amostragem é reduzido para um terço da frequência fundamental, aumentando significativamente a largura de banda do sistema e compensando melhor os sinais de ruído de alta frequência, melhorando o desempenho dinâmico sem afetar a precisão estática.Supressão da distorção de modulaçãoEste método adota uma técnica de demodulação de onda quadrada com pulso de zeragem bipolar, que pode eliminar ou suprimir eficazmente a influência da distorção de modulação. Comparada aos métodos de demodulação convencionais, esta técnica pode reduzir o erro relativo da medição da velocidade angular em uma ordem de magnitude (de 1% para 0,1%), o que é de grande importância para melhorar a precisão e a estabilidade das medições de giroscópios de circuito fechado.Implementação da plataforma de hardwareOs sistemas de circuito fechado totalmente digitais geralmente dependem de plataformas de processamento de sinal digital de alto desempenho. Devido à sua forte capacidade de processamento paralelo, alta integração e boa flexibilidade, os FPGAs (Plataformas de Gráficos em Fechamento) tornaram-se gradualmente a escolha predominante. Os FPGAs podem realizar demodulação totalmente digital, controle de lógica de temporização, filtragem digital e até mesmo algumas funções de pré-processamento. O esquema de modulação e demodulação em malha fechada totalmente digital permite a extração linear de sinais FOG por meio da operação sinérgica de polarização por modulação de fase, demodulação por correlação digital e realimentação de fase por onda escalonada. Este esquema não só é fundamental para alcançar alta precisão e uma ampla faixa dinâmica em FOG, como também sua adaptabilidade a ambientes de alta dinâmica e seu nível de integração estão em constante aprimoramento.

The PT100 resistance thermometer is constructed from pure platinum metal—hence its designation as a platinum resistance thermometer—and stands as the most widely utilized temperature sensor within the medium-to-low temperature range. Its primary characteristics include high measurement accuracy, excellent stability, high reliability, and a long service life. In contrast, thermocouples demonstrate superior performance in high-temperature environments, capable of measuring temperatures reaching as high as 2315°C. The temperature coefficient of platinum resistance is 3.9×10⁻³/°C; at 0°C, its resistance value is 100Ω, and its rate of resistance change is 0.3851Ω/°C. The circuitry typically employed to measure a resistance thermometer is an unbalanced bridge configuration. When the resistance thermometer serves as one of the bridge arms, its connecting lead wires effectively become an integral part of that bridge arm's resistance; since this additional resistance is unknown and fluctuates with ambient temperature, it introduces measurement errors. To eliminate the measurement errors caused by the resistance of these connecting lead wires, a three-wire connection method is commonly adopted.   Figure 1 illustrates a three-wire bridge-based sampling and measurement circuit driven by a constant voltage source. The three lead wires extending from the PT100 possess identical cross-sectional areas and lengths, ensuring that their respective lead resistances are equal—specifically, RX1 = RX2 = RX3. One of these wires (RX2) is connected to the bridge's common reference terminal—specifically, the ground terminal—while the remaining two wires (RX1 and RX3) are connected to the bridge arm containing the platinum resistance and the adjacent reference resistance arm, respectively. Through this specific connection scheme, the bridge circuit is able to maintain a balanced state, thereby effectively eliminating the measurement errors attributable to the resistance of the lead wires. In Figure 1 above, resistors R2, R3, and R4, together with the external PT100, form a Wheatstone bridge. The ADC needs only to sample the voltage output of the bridge to calculate the corresponding resistance value of the PT100, thereby deducing the temperature. Under the assumption that lead resistance RX1 equals RX3, the measurement errors introduced by the lead resistances can be effectively cancelled out. The approximate formulas for VT+ and VT- are as follows: VTP = VPT100 + VRX1 + VRX2 VTN = VR4 + VRX3 + VRX2 The voltage difference between points VTP and VTN is: VTP - VTN ≈ VPT100 - VR4 As can be seen, this voltage difference value is independent of the lead resistances; the final voltage difference value can be derived using the following equation: The resistance value of the PT100 can be obtained from the differential pressure value in the above equation.

Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de automação industrial, os acelerômetros, como componentes-chave, desempenham um papel crucial em diversos equipamentos automatizados. Para garantir a precisão e a confiabilidade dos resultados das medições, é essencial selecionar o acelerômetro mais adequado para uma aplicação específica. Os seguintes pontos são considerações importantes durante a seleção: I. Compreendendo os princípios básicos dos acelerômetrosUm acelerômetro é um sensor que mede a aceleração de um objeto. Seu princípio de funcionamento envolve principalmente a detecção de mudanças no deslocamento ou na deformação da massa de um objeto sob aceleração. Na automação industrial, os acelerômetros podem ser usados ​​para monitorar grandezas físicas como vibração, inclinação e impacto, permitindo assim o monitoramento em tempo real do estado dos equipamentos. II. Determinação da faixa de medição do acelerômetroAo selecionar um acelerômetro, o primeiro passo é determinar sua faixa de medição. A faixa de medição refere-se ao valor máximo de aceleração que o sensor pode medir. Com base nos requisitos do cenário de aplicação específico, selecione uma faixa de medição adequada para evitar danos ao sensor devido a uma faixa excessivamente pequena ou imprecisão na medição devido a uma faixa excessivamente grande. III. Focando na precisão e resolução do acelerômetroPrecisão e resolução são indicadores importantes para avaliar o desempenho de um acelerômetro. Precisão refere-se ao desvio entre o valor de saída do sensor e o valor real, enquanto resolução refere-se à variação mínima no sinal de saída do sensor. No campo da automação industrial, acelerômetros de alta precisão e alta resolução são mais adequados para atender aos requisitos de monitoramento de alta precisão do estado dos equipamentos. IV. Considere a frequência de resposta do acelerômetro.A frequência de resposta refere-se à taxa na qual o sinal de saída de um acelerômetro muda quando submetido a uma variação na aceleração. Selecione um acelerômetro com uma frequência de resposta adequada com base em diferentes cenários de aplicação. Sensores com altas frequências de resposta conseguem captar mudanças de aceleração mais rapidamente e são adequados para aplicações com requisitos de tempo real rigorosos. V. Escolha o método de instalação apropriadoAo selecionar um sensor, escolha um método de instalação adequado com base no cenário de aplicação real e na estrutura do equipamento para garantir uma operação estável e confiável do sensor. VI. Escolha o método de saída de sinal apropriadoEscolha entre interfaces de saída digitais e analógicas com base nas características da aplicação. As interfaces de saída digitais normalmente incluem saídas RS232, RS485/RS422, CAN e de nível TTL, enquanto as saídas analógicas normalmente incluem saídas de tensão e corrente. VII. Considere a adaptabilidade ambientalO ambiente na automação industrial é complexo e os acelerômetros precisam ter alta adaptabilidade ambiental. Ao selecionar um sensor, é importante considerar se ele possui características de resistência à água, poeira e corrosão, bem como sua faixa de temperatura operacional, para garantir que o sensor possa funcionar normalmente em ambientes adversos.

No circuito de reset do STM32 mostrado na Figura 1, um diodo de comutação é geralmente conectado em paralelo com o terminal resistivo do circuito de reset RC. A principal função desse diodo é acelerar a liberação da carga do capacitor.Figura 1 Circuito de reset do STM32Figura 2. Circuito de descarga do circuito de reset do STM32Em um circuito de reset RC, um diodo de descarga é indispensável, sendo sua principal função a descarga rápida. Quando a energia é desligada ou ocorre uma queda momentânea de energia devido a interferência, a carga armazenada no capacitor precisa ser liberada por algum caminho para garantir o reset adequado na próxima vez que a energia for ligada. Sem um diodo, quando o pulso de interferência da queda de energia é curto, o capacitor descarrega através do resistor R1, que possui uma alta resistência, resultando em uma baixa velocidade de descarga. O circuito RC não consegue descarregar completamente no momento da falha de energia, e o sistema não consegue reiniciar automaticamente após o restabelecimento da energia. A interferência da queda momentânea de energia pode fazer com que o programa pare de funcionar normalmente, levando a um comportamento errático ou à entrada em um loop infinito. A adição de um diodo fornece um caminho de descarga rápida para o capacitor. Devido à baixíssima resistência de condução do diodo, como mostrado no caminho de descarga do circuito de reset do STM32 na Figura 2, a carga no capacitor C1 descarrega rapidamente através do diodo D1, garantindo a estabilidade e a confiabilidade do circuito de reset. Quando a energia é desligada, o capacitor descarrega rapidamente para o terra através do diodo. Quando a energia é restaurada, o capacitor já está completamente descarregado e pode iniciar imediatamente o processo de carga, acionando a operação de reinicialização. Esse processo de descarga rápida garante que o circuito de reinicialização possa retornar rapidamente ao seu estado inicial após uma queda de energia ou fornecimento de energia anormal.

A ondulação da fonte de alimentação refere-se à componente CA periódica que aparece na saída de uma fonte de alimentação CC. Sua amplitude é geralmente representada como pico a pico ou pico a vale, conforme mostrado na Figura 1. A ondulação da fonte de alimentação é causada principalmente por imperfeições na forma de onda durante a conversão de energia, como variações de tensão causadas pelo acionamento e desligamento dos transistores de chaveamento durante a operação de uma fonte de alimentação chaveada. A ondulação da fonte de alimentação pode afetar o funcionamento normal dos equipamentos, especialmente equipamentos eletrônicos de precisão e circuitos analógicos que exigem fontes de alimentação estáveis.Figura 1. Ondulação e ruído da fonte de alimentaçãoSuprimir e reduzir a ondulação da fonte de alimentação a um nível aceitável é um dos principais objetivos no projeto de circuitos de alimentação. Portanto, dominar os métodos corretos de teste de ondulação é crucial para a depuração subsequente da fonte e para a otimização do projeto em relação à ondulação. Um osciloscópio é normalmente usado para medir a ondulação da fonte de alimentação. Ao definir as condições de disparo e as faixas de medição apropriadas, a forma de onda e a amplitude da ondulação são observadas e registradas. Além disso, outros instrumentos e equipamentos, como um medidor de coeficiente de ondulação, podem ser usados ​​para analisar e quantificar ainda mais as características da ondulação.  Para garantir a observação de uma forma de onda de ondulação verdadeira e confiável, os seguintes pontos devem ser observados ao medir a ondulação da tensão de saída usando um osciloscópio. O método correto é mostrado na Figura 2.1. Selecione o modo de acoplamento CA no osciloscópio;2. Para garantir a relação sinal-ruído, selecione X1 para atenuação da sonda durante o teste de ondulação da fonte de alimentação;3. Defina o limite de largura de banda para 20 MHz para evitar que ruídos de alta frequência afetem a medição de ondulação;4. Minimize os loops de terra; recomenda-se um anel de aterramento de mola, conforme mostrado no lado direito da Figura 2;5. Posicione a sonda próxima a ambos os lados do capacitor;6. Evite testar simultaneamente formas de onda em outros pontos usando outros canais do osciloscópio. Utilizando os métodos de medição corretos descritos acima, você poderá observar uma forma de onda ondulatória semelhante à mostrada abaixo.Figura 3 Forma de onda ondulatória

O cabo de par trançado consiste em dois fios isolados trançados entre si, o que o torna particularmente adequado para a transmissão de sinais diferenciais. Comparado a fios paralelos, ele pode suprimir interferências com mais eficácia. As características do cabo de par trançado se refletem nos dois aspectos seguintes: 1. Eliminação do acoplamento capacitivoEm comparação com fios paralelos, os valores de capacitância de acoplamento de cada fio em um cabo de par trançado com a fonte de interferência ou o terra são mais próximos, resultando em uma impedância mais equilibrada, conforme mostrado na Figura 1.Figura 1Como os fios do par trançado estão firmemente enrolados juntos, a capacitância de acoplamento entre os dois fios e a fonte de ruído, bem como a impedância em relação ao terra, são essencialmente as mesmas. A corrente de interferência que flui da fonte de ruído para as duas linhas de sinal é basicamente idêntica, e a diferença entre as duas linhas de sinal permanece inalterada. A corrente da capacitância de acoplamento é convertida em interferência de modo comum. Como mostrado na Figura 2, C1=C2 e Z1=Z2, portanto, a corrente que flui para C1 e C2 a partir da fonte de interferência é igual, o que significa que as tensões geradas nas linhas 1 e 2 são iguais e Vn=0. Como o método de transmissão de sinal diferencial possui excelente capacidade de rejeição de modo comum, os efeitos do acoplamento capacitivo podem ser eliminados.Figura 22. Eliminação do acoplamento indutivoSe forem utilizadas linhas paralelas, as duas linhas de sinal formarão um laço muito estreito, que captará interferências do campo magnético do ambiente. A estrutura de um cabo de par trançado envolve o trançamento dos dois condutores da linha de transmissão em intervalos fixos, fazendo com que a direção da força eletromotriz induzida pelo campo magnético se inverta em cada "pequeno laço" adjacente, cancelando-a sequencialmente. Do ponto de vista do circuito, a indutância mútua em cada "pequeno laço" adjacente é oposta à fonte de ruído, e a indutância mútua total dos condutores torna-se zero. Como mostrado na Figura 3, quando linhas paralelas são submetidas a interferências de campos magnéticos externos, as correntes induzidas nos dois condutores não se cancelam, resultando em uma grande tensão induzida que afeta a transmissão do sinal. A estrutura de um cabo de par trançado, no entanto, faz com que as correntes induzidas nos condutores se cancelem, impedindo a geração de tensão induzida.Em aplicações de transmissão diferencial, os cabos de par trançado podem eliminar o acoplamento capacitivo e indutivo com fontes de interferência externas. Portanto, os cabos de par trançado são amplamente utilizados em aplicações de transmissão de sinal diferencial, como CAN e RS-485.

A ondulação da fonte de alimentação, ou simplesmente ripple, é a flutuação periódica da tensão ou da corrente em uma fonte de alimentação. Essa flutuação representa uma ameaça potencial à operação estável de equipamentos elétricos. Ondulação excessiva na fonte de alimentação pode reduzir a eficiência de conversão do sistema de energia, aumentar a geração de calor e, em casos graves, levar à instabilidade do sistema ou até mesmo danos aos chips. Portanto, ao projetar um circuito BUCK, é necessário tomar medidas para reduzir a ondulação da fonte de alimentação e garantir a estabilidade do sistema.A seguir, apresentamos alguns métodos comuns para reduzir a ondulação em fontes de alimentação BUCK:Aumente a indutância e o capacitor de saída para filtragem.De acordo com a fórmula para fontes de alimentação chaveadas, a magnitude da flutuação de corrente no indutor é inversamente proporcional ao valor da indutância, e a ondulação na saída é inversamente proporcional ao valor da capacitância de saída. Portanto, aumentar os valores da indutância e da capacitância de saída pode reduzir a ondulação.Figura 1 Corrente do indutorA Figura 1 acima mostra a forma de onda da corrente no indutor L de uma fonte de alimentação chaveada. A ondulação da corrente ΔI pode ser calculada usando a seguinte fórmula. Com base no equilíbrio volt-segundo e em outros parâmetros, observa-se que o aumento do valor do indutor L ou o aumento da frequência de chaveamento podem reduzir a flutuação da corrente no indutor. Da mesma forma, a relação entre a ondulação de saída e a capacitância de saída é: Vripple = Imax/(Co × fsw). Observa-se que o aumento do valor da capacitância de saída pode reduzir a ondulação. Normalmente, capacitores eletrolíticos de alumínio são usados ​​como capacitores de saída para obter uma capacitância elevada. No entanto, os capacitores eletrolíticos não são muito eficazes na supressão de ruídos de alta frequência e sua ESR (resistência série equivalente) é relativamente alta. Portanto, um capacitor cerâmico é conectado em paralelo com eles para compensar as deficiências dos capacitores eletrolíticos de alumínio. Quando uma fonte de alimentação chaveada está em operação, a tensão de entrada Vin permanece constante, mas a corrente varia com a chave. Quando a fonte de alimentação é ligada ou a carga muda abruptamente, um capacitor de entrada é necessário como reserva temporária de energia para compensar a queda instantânea na tensão de entrada. Normalmente, um capacitor é conectado em paralelo próximo ao terminal de entrada de corrente (próximo à chave em uma fonte Buck) para fornecer corrente. O capacitor de entrada também suprime a ondulação e a interferência eletromagnética (EMI) da fonte de alimentação anterior. Após a adoção da solução acima, a fonte de alimentação chaveada do tipo BUCK é mostrada na figura abaixo:Figura 2 Topologia BUCKA abordagem acima tem efeito limitado na redução da ondulação. Devido às limitações de tamanho, o indutor não pode ser muito grande; aumentar o capacitor de saída até certo ponto não tem efeito significativo na redução da ondulação; e aumentar a frequência de comutação aumentará as perdas de comutação.A filtragem em segundo estágio envolve a adição de outro filtro LC.Os filtros LC são eficazes na supressão de ruído e ondulação. Selecionando indutores e capacitores adequados para construir o circuito do filtro com base na frequência de ondulação a ser removida, a ondulação geralmente pode ser reduzida significativamente. No entanto, nesse caso, o ponto de amostragem da tensão de comparação de realimentação precisa ser considerado.Figura 3Selecionar o ponto de amostragem antes do filtro LC (Pa) resultará em uma diminuição da tensão de saída. Isso ocorre porque qualquer indutor possui uma resistência CC e, quando há corrente na saída, ocorre uma queda de tensão no indutor, fazendo com que a tensão de saída da fonte de alimentação diminua. Além disso, essa queda de tensão varia com a corrente de saída. Selecionar o ponto de amostragem após o filtro LC (Pb) produzirá a tensão de saída desejada. No entanto, isso introduz um indutor e um capacitor no sistema de alimentação, podendo afetar a estabilidade do circuito.Após a saída de potência do conversor buck, conecte um filtro LDO.A combinação mais comum é BUCK+LDO, que é a maneira mais eficaz de reduzir a ondulação e o ruído. Ela fornece uma tensão de saída constante sem exigir alterações no sistema de feedback original, mas isso também reduz a eficiência geral do sistema de alimentação e é o mais caro. Uma métrica fundamental para LDOs é a PSRR (Taxa de Rejeição da Fonte de Alimentação), que quantifica o quanto as variações na entrada de energia são transmitidas para a saída. Após passar por um LDO, a ondulação de comutação normalmente fica abaixo de 10 mV.O layout da placa de circuito impresso (PCB) de uma fonte de alimentação chaveada também é crucial para reduzir a ondulação. O posicionamento inadequado de componentes, aterramento impróprio ou trilhas críticas próximas à área sensível à chave podem causar aumento da ondulação e ruído de alta frequência.

Um resistor de zero ohm, também conhecido como resistor jumper, é um resistor de propósito específico. Um resistor de zero ohm não possui resistência zero; trata-se de um resistor com um valor de resistência muito pequeno. Por ter um valor de resistência, ele possui as mesmas especificações de tolerância e precisão que os resistores de montagem em superfície (SMD) comuns. Em projetos de placas de circuito impresso, quando dois pontos não podem ser conectados diretamente por meio de circuitos impressos, um jumper é frequentemente utilizado na face frontal. Isso é comum em placas de circuito impresso convencionais. Para garantir o funcionamento adequado de máquinas automáticas de pick-and-place e máquinas automáticas de inserção, resistores de zero ohm são utilizados em vez de jumpers. As funções de um resistor de 0 ohm são as seguintes: 1. Não possui função no circuito; é utilizado na placa de circuito impresso apenas para facilitar a depuração ou para garantir a compatibilidade do projeto. 2. Pode ser usado como um jumper para evitar interferências de alta frequência causadas por pinos de jumper (que atuam como antena). 3. Quando os parâmetros do circuito de adaptação forem incertos, um resistor de 0 ohm pode ser usado como substituto. Durante a depuração, os parâmetros são determinados e, em seguida, um componente com um valor específico é usado como substituto. 4. Um resistor de 0 ohm é, na verdade, um resistor muito pequeno. Quando você quiser medir o consumo de corrente de uma determinada parte do circuito, conecte um resistor de 0 ohm a um amperímetro. Isso facilita a medição do consumo de corrente e pode ser usado para medir correntes elevadas. 5. Ao rotear o circuito, se for impossível, um resistor de 0 ohm pode ser adicionado como um jumper. 6. Sob sinais de alta frequência, ele pode atuar como um indutor ou capacitor (dependendo das características do circuito externo). Os indutores são usados ​​principalmente para resolver problemas de EMC (compatibilidade eletromagnética), como entre terra e terra, fonte de alimentação e terminais de circuitos integrados. 7. Aterramento em ponto único, o que significa que o aterramento de proteção, o aterramento de trabalho e o aterramento CC são separados no equipamento, tornando-se cada um um sistema independente. 8. Para proteção de circuitos, pode funcionar como um fusível de baixo custo. 9. Utilizado para loops de corrente em pontes. Quando o plano de terra é dividido, o caminho de retorno mais curto para os sinais é interrompido. O loop de sinal precisa então desviar, criando uma grande área de loop. Isso intensifica a influência dos campos elétricos e magnéticos, tornando mais fácil interferir ou ser interferido. Conectar um resistor de 0 ohm na área dividida proporciona um caminho de retorno mais curto e reduz a interferência. 10. Em circuitos de sinais mistos, como circuitos digitais e analógicos, muitas vezes é necessário que os dois terras sejam separados e conectados em um único ponto. Podemos usar um resistor de 0 ohm para conectar esses dois terras em vez de conectá-los diretamente. 11. Na configuração de circuitos, jumpers e chaves DIP devem ser geralmente evitados nos produtos. Às vezes, os usuários podem alterar as configurações, o que pode facilmente levar a mal-entendidos. Para reduzir os custos de manutenção, resistores de 0 ohm devem ser soldados na placa em vez de jumpers.

Em ambientes industriais, para economizar em custos de cabeamento, um sistema de dois fios de 4-20 mA é comumente utilizado. Este sistema usa dois fios para alimentar simultaneamente o sensor/transmissor de campo e transmitir o sinal analógico. Sabemos que o circuito do sensor/transmissor requer uma certa quantidade de corrente para operar; portanto, a estrutura do circuito que utiliza este método deve ser de baixo consumo de energia. A corrente de ponto zero de 4 mA garante que o dispositivo possa iniciar e operar normalmente. A transmissão do sinal analógico é realizada ajustando-se dinamicamente um circuito de fonte de corrente constante para garantir que a corrente total no circuito permaneça precisamente entre 4 mA e 20 mA.Figura 1. Circuito de regulação de corrente e tensão constantesFigura 2. Diagrama da estrutura interna do LM317A Figura 1 mostra um circuito regulador de corrente constante construído com o BL317, um circuito de fonte de corrente constante de baixa potência que controla com precisão a corrente de saída para 3,8 mA. O circuito garante que a corrente que flui para U1 permaneça constante em 3,8 mA, evitando flutuações com mudanças na carga a jusante. Como mostrado no diagrama da estrutura interna do LM317 na Figura 2, a tensão entre Vout e ADJ permanece estável em aproximadamente 1,25 V durante a operação normal, portanto a corrente I1 através do resistor R1 também permanece constante. A direção da corrente é indicada por setas, a partir das quais a seguinte relação pode ser derivada: I2 = I1 + IADJ, onde euADJ é 50μA e pode ser desprezada. Portanto, I2 é aproximadamente igual a I1, ou seja, I2 ≈ I1 = 1,25V/330Ω = 3,8mA.O estágio subsequente do circuito na Figura 1 utiliza o diodo de referência de tensão de baixa potência LM385-2.5 para fornecer uma fonte de alimentação regulada de 2,5 V para o sistema de baixa potência. O LM385-2.5 opera em uma faixa de corrente de 20 μA a 20 mA e apresenta impedância dinâmica extremamente baixa e excelente estabilidade térmica. O circuito também utiliza de forma inteligente as características da fonte de referência de tensão de precisão TL431, curto-circuitando o pino de referência 1 e o pino de cátodo 2 do TL431 e conectando-o em série com o circuito. Nessa configuração, a queda de tensão entre o ânodo e o cátodo do TL431 é de 2,5 V, garantindo assim que a tensão de saída na fonte de corrente constante I2 seja de 5 V. Essa tensão pode fornecer energia para o circuito de condicionamento de sinal.

Sabemos que, para melhorar a capacidade anti-interferência dos sistemas de comunicação, as interfaces RS485, CAN bus, USB e Ethernet utilizam transmissão de sinal diferencial. A transmissão diferencial é uma técnica de transmissão de sinal que difere da abordagem tradicional de linha única. A transmissão diferencial transmite sinais através de duas linhas, sendo que esses dois sinais possuem amplitudes iguais, mas fases opostas. Os sinais transmitidos nessas duas linhas são chamados de sinais diferenciais. Um sinal diferencial utiliza um valor numérico para representar a diferença entre duas grandezas físicas. Os sinais diferenciais também são chamados de sinais de modo diferencial, em oposição aos sinais de modo comum. A Figura 1 mostra as formas de onda de transmissão dos sinais diferenciais V+ e V- nas linhas de sinal e as formas de onda de análise de dados na extremidade receptora.Figura 1. Forma de onda do sinal diferencialAo utilizarmos sinalização diferencial para transmissão, embora isso aumente a complexidade de quaisquer circuitos de interface relacionados, oferece as seguintes três vantagens:1. Como você está controlando a tensão de referência, pequenos sinais podem ser facilmente identificados. Em um sistema de sinal de terminação única usando o terra como referência, a precisão do sinal medido depende da consistência do terra dentro do sistema. Quanto mais distantes a fonte e o receptor do sinal estiverem um do outro, maior a possibilidade de diferenças em seus valores de tensão de terra locais. O valor do sinal recuperado de um sinal diferencial é em grande parte independente do valor preciso do terra;2. É altamente imune a interferências eletromagnéticas externas (EMI). Uma fonte de interferência afeta cada extremidade do par de sinais diferenciais praticamente da mesma forma. Como a diferença de tensão determina o valor do sinal, qualquer interferência idêntica que apareça em ambos os condutores será ignorada. Além de ser menos sensível a interferências, os sinais diferenciais geram menos EMI do que os sinais de terminação única;3. Em um sistema de alimentação única, ele pode lidar com sinais bipolares de forma fácil e precisa. Para lidar com sinais bipolares em um sistema de alimentação única e terminação única, precisamos estabelecer um terra virtual em alguma tensão arbitrária entre o terra e o trilho de alimentação (geralmente o ponto médio). Tensões acima do terra virtual representam sinais positivos e tensões abaixo do terra virtual representam sinais negativos. Em seguida, o terra virtual deve ser distribuído corretamente por todo o sistema. Com a sinalização diferencial, esse terra virtual não é necessário, permitindo processar e transmitir sinais bipolares com alta fidelidade sem depender da estabilidade do terra virtual.