常见模拟输入（Analog Input）类型
模拟输入（Analog Input）用于读取连续变化的物理量（如电压、电流、温度、压力等），在工业控制、传感器测量和信号处理中广泛应用。以下是几种常见的模拟输入类型及其特点：
1. 电压输入（Voltage Input）
信号范围：通常为 0~5V、0~10V、±5V、±10V 等。
特点：
直接测量电压，适用于大多数传感器（如电位器、LVDT、部分温度传感器）。
抗干扰能力较弱，长距离传输时易受噪声影响。
典型应用：
工业 PLC 模拟量输入模块（如 4~20mA 变送器 + 250Ω 电阻 = 1~5V）。
数据采集卡（DAQ）测量传感器输出。
2. 电流输入（Current Input）
信号范围：常见 4~20mA、0~20mA（工业标准）。
特点：
抗干扰强，适合长距离传输（电流信号不易受线路电阻影响）。
需要外接精密电阻（如 250Ω）转换为电压供 ADC 读取。
典型应用：
工业传感器（压力变送器、流量计）。
过程控制（PID 调节）。
3. 电阻输入（Resistance Input）
测量方式：通过 恒流源激励 或 分压法 测量电阻值。
常见传感器：
RTD（热电阻，如 PT100、PT1000）：测量温度，线性度好。
热敏电阻（NTC/PTC）：非线性，需查表或公式计算。
应变片（Strain Gauge）：用于力/压力测量，需惠斯通电桥。
典型电路：
恒流源 + ADC（如 1mA 恒流源测 PT100）。
分压法（如 NTC 与固定电阻分压）。
4. 差分输入（Differential Input）
特点：
测量两个信号线的 电压差（如 A+ 和 A-），抑制共模噪声。
适用于高噪声环境（如电机控制、工业现场）。
典型应用：
电桥输出（如应变片、称重传感器）。
高速 ADC 采集（如示波器、医疗设备）。
5. 特殊模拟输入
（1）热电偶（Thermocouple）输入
原理：基于 塞贝克效应，测量两种金属的温差电势（μV~mV 级）。
挑战：
信号微弱（需高精度放大器，如 AD8495）。
需要 冷端补偿（CJC） 修正环境温度影响。
典型型号：K 型、J 型、T 型热电偶。
（2）电荷输入（Charge Input）
应用：压电传感器（如加速度计、麦克风）。
特点：
输出高阻抗电荷信号，需 电荷放大器 转换为电压。
（3）频率/脉冲输入（Frequency/PWM Input）
虽然不是纯模拟信号，但常用于模拟量测量：
如转速传感器（霍尔/光电编码器）输出 PWM 或频率信号。
可通过 频率-电压转换（FVC） 或 MCU 定时器捕获。
如何选择模拟输入类型？
| 类型 | 优点 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 电压输入 | 简单、通用 | 抗干扰差 | 短距离、低噪声环境 |
| 电流输入 | 抗干扰强、适合长距离 | 需额外电阻 | 工业传感器（4~20mA） |
| 电阻输入 | 直接测量温度/力 | 需激励源、可能非线性 | RTD、应变片 |
| 差分输入 | 高抗噪能力 | 电路复杂 | 电桥传感器、高噪声环境 |
| 热电偶 | 高温测量（可达 1800°C） | 需冷端补偿、信号微弱 | 冶金、锅炉监控 |
总结
电压/电流输入 是最通用的模拟信号，适用于大多数传感器。
电阻输入 用于温度、压力测量，需注意线性度和激励方式。
差分输入 适合高噪声环境，如工业控制。
热电偶、电荷输入 属于特殊模拟信号，需专用信号调理电路。
在设计模拟输入电路时，需考虑 信号范围、抗干扰、ADC 分辨率 等因素，必要时使用 放大器、滤波电路或隔离技术 提高精度。
