相信很多工程師在日常的調(diào)試工作中，或多或少會(huì)碰到共模電壓的問(wèn)題，尤其在兩線制電流變送器接到模擬量輸入通道時(shí)，更容易產(chǎn)生誤解和歧義。因此，很有必要跟大家解釋一下共模電壓的問(wèn)題。

如上圖：紅色的線和黑色的線組成一個(gè)電源軌，為什么稱之為電源軌(Rail)，這是翻譯英文過(guò)來(lái)的，在西方人眼中，兩根電源線，一正一負(fù)，就好像鐵路的兩條鐵軌一樣，而鐵軌的英文單詞是Rail。這兩條軌永遠(yuǎn)平行，不能相交，否則火車將會(huì)翻車，電源線也一樣，正的和負(fù)的永遠(yuǎn)不能短路，否則電源將會(huì)燒毀. 我們把電源稱之為軌，就是這個(gè)意思。
藍(lán)色的線代表信號(hào)1，其幅值為20V；紫色的線代表信號(hào)2，其幅值為16V。 信號(hào)1和信號(hào)2的幅值均在電源軌范圍之內(nèi)。
對(duì)于一個(gè)公共地端的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在穩(wěn)定時(shí)，任何一個(gè)信號(hào)的幅值不可能超出其電源范圍，否則這個(gè)系統(tǒng)將是不穩(wěn)定系統(tǒng). 將會(huì)出現(xiàn)e因子。
信號(hào)1和信號(hào)2的差模電壓定義為兩者的差值，這里，等于 20V-16V = 4V.。
信號(hào)1和信號(hào)2的共模電壓定義為兩者的和值，在除以2，這里，等于（20V + 16V）/ 2 = 18V.。
上面的圖用一個(gè)簡(jiǎn)單的電路來(lái)表示就是如下圖：

節(jié)點(diǎn)1就是信號(hào)1，等于20V
節(jié)點(diǎn)2就是信號(hào)2，等于16V
現(xiàn)在讓我們把這個(gè)電路的節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2分別接入到我們的UN 231-0HC22模塊上進(jìn)行測(cè)量，看看會(huì)有什么結(jié)果，如下圖：

UN 231-0HC22是4通道的模擬量測(cè)量模塊，其內(nèi)部測(cè)量電路是差分電路，也就是說(shuō)對(duì)兩個(gè)輸入端A+和A-的信號(hào)差值進(jìn)行放大測(cè)量。
這個(gè)例子中，撥碼開關(guān)是101，對(duì)應(yīng)的量程是10V，也就是說(shuō)可以測(cè)量A+和A-之間的差值在10V范圍之內(nèi)，如果超出了10V，那么就超量程了，比如是12V，那么讀數(shù)會(huì)固定到32000，不成線性關(guān)系。
現(xiàn)在，A+等于節(jié)點(diǎn)1的電壓，等于20V
A-等于節(jié)點(diǎn)2的電壓，等于16V
A+和A-的差值等于4V，位于量程10V范圍之內(nèi)，參照上述的說(shuō)法，UN 231-0HC22是能夠真實(shí)的測(cè)量出這個(gè)4V的差值信號(hào)，對(duì)應(yīng)的AIW0讀數(shù)應(yīng)該是12800。
但是，別高興太早，請(qǐng)大家仔細(xì)想想，哪里有什么不對(duì)勁的地方？ 沒(méi)錯(cuò)，我們過(guò)多的關(guān)注A+和A-的差值，卻忘記了A+和A-的共模電壓值。
正是這個(gè)共模電壓值，才導(dǎo)致UN 231-0HC22處理不了這兩個(gè)信號(hào). 這樣的測(cè)量，AIW0絕對(duì)不會(huì)是12800，大家感興趣的話可以做一下試驗(yàn)?，F(xiàn)在回到UN 231-0HC22的技術(shù)規(guī)格書，如下圖：

可以看到紅色方框內(nèi)，有兩個(gè)指標(biāo)是有關(guān)于共模電壓的闡述，
1、共模抑制，這個(gè)參數(shù)在這里是針對(duì)交流信號(hào)的，因?yàn)楣材ｋ妷河兄绷鞴材ｋ妷汉徒涣鞴材ｋ妷褐?，這個(gè)參數(shù)主要針對(duì)交流共模電壓，40dB指的是對(duì)交流共模電壓抑制能力，數(shù)值越大，說(shuō)明對(duì)共模電壓的抑制能力就越強(qiáng)，說(shuō)明模塊的性能就越好。
DC到60Hz，指的是交流共模電壓的頻率范圍.在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)遇到工頻干擾，我國(guó)的工業(yè)用電頻率額定值為50Hz，現(xiàn)實(shí)中有一定的波動(dòng)，這個(gè)參數(shù)，頻率越大，說(shuō)明模塊對(duì)共模電壓的抑制范圍就越廣，模塊的性能就越好。
當(dāng)然價(jià)格也就會(huì)越貴. 60Hz是常見的，有一些高端的測(cè)量?jī)x表，這個(gè)參數(shù)可以達(dá)到100Hz甚至120Hz，這是因?yàn)榭紤]了全波整流之后，頻率翻倍，變成了100Hz。
2、共模電壓，這個(gè)參數(shù)在這里是針對(duì)直流和交流信號(hào)的，尤其是直流共模電壓范圍. 這里是：信號(hào)電壓 + 共模電壓 ≤ 12V
從這個(gè)參數(shù)中可以看出，UN 231-0HC所能允許的共模電壓范圍一定小于12V. 在上面的例子中，共模電壓等于18V，超過(guò)了12V，因此，UN 231-0HC22是沒(méi)有這個(gè)能力處理的.
那么就有很好奇的小伙伴會(huì)問(wèn)了，如果我想提高UN 231-0HC22的共模電壓范圍，那該怎么辦呢？
首先，提高共模電壓范圍會(huì)帶來(lái)UN231-0HC22模塊價(jià)格飛快的上漲。
其次，共模電壓越高對(duì)操作接線的工程師來(lái)說(shuō)越不安全。
再次，你得找一個(gè)芯片，其供電電源和你的共模電壓相當(dāng)，甚至還要大。比如你的共模電壓是100V，那么你就要找一個(gè)120V供電電源的芯片。
從原理上來(lái)說(shuō)不太現(xiàn)實(shí)，但是，我還是想使用UN 231-0HC22來(lái)處理很高的共模電壓，應(yīng)該怎么辦？
兩個(gè)字：隔離。隔離是最好的辦法。 如下圖：

好的，接下來(lái)我們將上面的闡述運(yùn)用于我們實(shí)際碰見的兩線制電流變送器上，有下面的兩個(gè)圖：

圖1和圖2的區(qū)別就在于兩線制電流變送器接到UN 231-0HC22的接法不一樣，圖1和圖2的對(duì)比相當(dāng)于：

看到這里，相信大家都知道哪一種接法不正確，哪一種方法正確了吧？沒(méi)錯(cuò)，圖1的接法不正確，這種接法相當(dāng)于自己抬高了共模電壓。現(xiàn)在來(lái)算算看，圖1接法的共模電壓等于多少？

因?yàn)閮删€制電流變送器一般都是4-20mA，有4-20mA流入到A+，然后從A-流出，因?yàn)镽A和A+短接，此時(shí)就相當(dāng)于A+和A-之間的電阻等于250Ω，所以，當(dāng)有4mA電流流入A+流出A-時(shí)，A+和A-之間的差值電壓等于1V，而A+直接接24V+，對(duì)地電位等于24V；A-對(duì)地電位等于24V - 1V = 23V。

它們的共模電壓等于(24V + 23V) / 2 = 23.5V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出UN 231-0HC22所能承受范圍；

當(dāng)有20mA電流流入A+流出A-時(shí)，A+和A-之間的差值電壓等于5V，A+對(duì)地電位等于24V，A-對(duì)地電位等于24V - 5V = 19V。

它們的共模電壓等于（24V + 19V）/ 2 = 21.5V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出UN 231-0HC22所能承受范圍；

而圖2的接法沒(méi)有問(wèn)題，圖2的接法，A+和A-之間的共模電壓值，不會(huì)超過(guò)2.5V； 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于UN 231-0HC22的額定范圍，大家感興趣的話可以自己算一算。

到此，相信大家已經(jīng)明白了兩線制電流變送器的厲害之處了吧？

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