Безопасно ли разделять источники питания для датчиков, буферов и АЦП?

Ах да, LT1054. Часть, очевидно, предназначена для того, чтобы отделить инженеров, которые читают техническое описание, от инженеров, которые этого не делают. Поздравляю с победой в команде!

Итак, проблема не так серьезна, как вы думаете. Вывод VOUT нужно только не прижимать к плюсу во время запуска. После запуска LT1054 нагрузки могут питаться от него, не беспокоясь о том, вернется ли ток на GND или на положительную шину.

Транзисторная схема, которую они показывают в техническом описании, просто действует как переключатель, который можно включить, только если на эмиттере будет напряжение ниже, чем на базе. Поскольку база заземлена, вывод VOUT фактически отключен от нагрузки до тех пор, пока она не запустится и не начнет накачивать заряд и утягивать VOUT под землю. Таким образом, коллектор транзистора фактически является вашим новым выходным контактом, но вы можете привязать все нагрузки, которые вы будете питать, к коллектору, это не нужно делать для каждой нагрузки, а только один раз для LT1054.

Не будет никаких проблем, независимо от количества или характера нагрузок, запитанных от отрицательной шины LT1054 (коллектор биполярного транзистора), поскольку биполярный транзистор является полным лекарством.

Что касается AD8275 и AD7176-2, то они будут работать нормально. AD8275 — хороший выбор, и он делает именно то, что вам нужно — он берет биполярный сигнал с большим размахом (±10 В?! Какой неудобный выходной уровень датчика) и превращает его в униполярный сигнал с уменьшенным масштабом, даже не нуждаясь в отрицательной шине. Они предназначены для работы с 5 В и GND, поэтому, если их GND такой же, как GND LT1054 и всего остального, то не имеет значения, какой у них источник питания. Будь то 5 В, полученное от вашей 12-вольтовой шины с помощью простого LM7805, или какой-то сумасшедший изолированный модуль постоянного/постоянного тока, или две 3-вольтовые батарейки типа «таблетка» с LDO, понижающим его до 5 В, все будет работать одинаково хорошо. Пока заземление источника питания 5 В такое же, как и у всего остального. Земля есть земля. Это то, к чему относятся напряжения, поэтому 5 В - это всего лишь 5 В по отношению к чему-то другому. Для аккумулятора это минусовая клемма. Если вы подключите положительную клемму батареи к цепи, но не к отрицательной клемме, то нигде в цепи не будет 5 В потенциала, потому что 5 В потенциала батареи относятся только к отрицательной клемме батареи и просто 0 В, когда относится к любой части цепи, к которой он подключен. Однако подключите отрицательную клемму к нужному месту, и внезапно в цепи появится потенциал напряжения. Подключите другую батарею с другим напряжением, и все, к чему вы ее подключите, будет иметь этот потенциал. Если вы подключите его отрицательную клемму к земле, которая используется совместно с цепью и другой батареей, то ее отрицательная клемма будет иметь тот же потенциал, что и GND, и его положительная клемма, тем не менее, на много вольт выше, чем вырабатывает батарея. ИЛИ, если хотите, соедините ПОЛОЖИТЕЛЬНУЮ клемму аккумулятора с землей, и теперь положительная клемма находится под этим потенциалом. Это означает, что отрицательная клемма находится на много вольт НИЖЕ потенциала земли. Тривиальный способ получить, скажем, ± 9 В для прототипирования — просто две 9-вольтовые батареи, соединенные последовательно. Это может выглядеть как 18 В, но это также ± 9 В, если вы выбрали GND в качестве клеммы, где + одного соединяется с - другого.

Здесь важно понять, что потенциалы напряжения относятся только к чему-то другому и являются относительными. «Земля» совершенно произвольна. Это ярлык, не более того. Земля — это то, что вы решите. Вы можете так же легко взять свою схему и сказать, что -12 В - это земля, и что датчик работает от земли и 24 В. AD8275 питается от напряжения 12 В при VSS- и 17 В при VSS+. Это так же верно и правильно, и изменение этих меток не изменяет схему и не заставляет ее перестать функционировать. Просто об этом намного сложнее думать, поэтому в качестве земли выбран потенциал на 12 В выше самого низкого потенциала. Опять же, это всего лишь произвольные ярлыки. Вы даже можете выбрать воображаемое -100 В и ссылаться на него. GND в вашей цепи становится.... -88В или 12В выше -100В. Это было бы глупо и бессмысленно, конечно,

Чем раньше вы начнете думать в этих терминах, тем проще станет вся эта чепуха с шинами питания, и вы больше не будете беспокоиться о нескольких напряжениях. Просто выберите то, что вы хотите отшлифовать, и сопоставьте все с этим, тогда у вас не будет никаких проблем.

Это было намного больше информации, чем вы просили, но у меня сложилось впечатление, что все это происходит из-за того, что вы не совсем понимаете истинную природу потенциалов напряжения (что занимает много лет у инженеров, если они вообще понимают, это тонко, так что не расстраивайтесь). ). Без этого понимания все эти различные напряжения и двойные полярности, а также детали со странными маленькими хитростями о выдергивании контакта над GND и т. д. могут очень быстро запутаться, но есть простой, элегантный способ мышления, который заставляет все это таять.

Если вы больше визуальный ученик, метафора, которая идеально подходит, — это рост и потенциальная энергия. Напряжение — это просто то, насколько высоко что-то. Земля... ну, земля. Сбрасывайте камни с разной высоты, все они падают на одну и ту же землю на одной планете под действием одной и той же гравитации. Выкопайте канаву, а в ней под землей отрицательный потенциал. Требуется энергия, чтобы переместить что-то из канавы на землю, где, как и на земле, вы просто роняете это. И наоборот, камни, уже лежащие на земле, могут упасть дальше в канаву. LT1054 — это парень, который постоянно копает канаву, но он прекращает копать только тогда, когда она достигает определенной глубины, а затем выгребает столько грязи или камней, сколько попадает в канаву. Однако, если камни начнут падать сверху в его канаву до того, как он У него даже был шанс вырыть дыру (например, если контакт VOUT повернут на плюс), это его бесит, поэтому он отказывается начинать работать. Метафора не распространяется на защелки, извините.

Надеюсь, этот долгий бред помог вам или, по крайней мере, не запутал вас еще больше.