To reduce these problems the setup shown in Fig. 1b can be used. This setup shows that the dc supply to the transmitter is generated from the ac line voltage via an isolation transformer and voltage regulator at the transmitter. The ground connection is used only for the signal return path. The signal and ground return leads are a screened twisted pair, i.e., the signal leads are screened by a grounded sheath. The RF and EMI pickup are reduced by the screen and the induced noise in both lines is greatly reduced. Because variations in the supply voltages can produce changes in the offset voltage and the gain of the sensor/ transmitter, the supply voltage must be regulated.

An improved method of minimizing RF and EMI pickup is shown in Fig. 2. In this case, the transmitter sends a differential signal using a screened twisted pair. The reduced pickup will affect both signals by the same amount and will cancel in the differential receiver in the controller. Differential signals are not normally affected by ground offsets.

A differential output voltage signal can be generated using the circuit shown in Fig. 3. The output stages have unity gain to give low output impedance and equal and opposite phase signals. Op-amps are also commercially available with differential outputs which can be used to drive buffer output stages.

Consideraciones de ruido. Las señales analógicas de voltaje o corriente están cableadas entre el transmisor y el receptor. En comparación con las señales digitales, estas señales pueden ser relativamente lentas para procesarse debido a la constante de tiempo de la capacitancia, inductancia y resistencia del cableado, pero siguen siendo mas rápidas en términos de la velocidad de los sistemas mecánicos. Las señales analógicas pueden perder precisión si las líneas de señal son largas con alta resistencia; puede ser susceptible a la compensación de tierra, los bucles de tierra, el ruido y la captación de radiofrecuencia. La figura 1a muestra el controlador que suministra energía de corriente continua al transmisor y la ruta de la señal desde el transmisor al controlador. La energía de corriente continua para los sensores se puede obtener del controlador para ahorrar el costo de derivar la energía en el sensor como se muestra en la Fig. 1b. Sin embargo, la corriente que fluye en la línea de tierra (que se muestra en la figura 1a) desde el suministro será mucho mayor que la corriente de la señal y producirá una caída de voltaje a través de la resistencia del cable de tierra, elevando el nivel de tierra del transmisor que dará un error de compensación de señal en el controlador. El segundo problema con este tipo de cableado es que es susceptible a la captación de ruido de radiofrecuencia (RF) y de inducción electromagnética (EMI), es decir, el ruido inducido de los motores y transmisores de RF producirá señales de error.

Fig. 1 - Supply and signal connections are shown between controller and transmitter using (a) straight leads and (b) a twisted pair. Las conexiones de suministro y señal se muestran entre el controlador y el transmisor usando (a) cables rectos y (b) un par trenzado..

Para reducir estos problemas, se puede utilizar la configuración que se muestra en la Fig. 1b. Esta configuración muestra que el suministro de corriente continua al transmisor se genera a partir del voltaje de la línea de corriente alterna a través de un transformador de aislamiento y un regulador de voltaje en el transmisor. La conexión a tierra se usa solo para la ruta de retorno de la señal. Los cables de retorno de señal y tierra son un par trenzado apantallado, es decir, los cables de señal están apantallados por una funda con conexión a tierra. La pantalla reduce la captación de RF y EMI y el ruido inducido en ambas líneas se reduce considerablemente. Debido a que las variaciones en los voltajes de suministro, que pueden producir cambios en el voltaje de compensación y la ganancia del sensor / transmisor, se debe regular el voltaje de suministro.

Fig. 2 - Screened differential signal connection between the controller and the transmitter. Conexión de señal diferencial apantallada entre el controlador y el transmisor.

En la figura 2 se muestra un método mejorado para minimizar la captación de RF y EMI. En este caso, el transmisor envía una señal diferencial utilizando un par trenzado apantallado. La captación reducida afectará a ambas señales en la misma cantidad y se cancelará en el receptor diferencial del controlador. Las señales diferenciales normalmente no se ven afectadas por las compensaciones de tierra.

Fig. 3- Differential amplifier with buffer outputs. Amplificador diferencial con salidas buffer.

Se puede generar una señal de voltaje de salida diferencial usando el circuito que se muestra en la figura 3. Las etapas de salida tienen ganancia unitaria para dar baja impedancia de salida y señales de fase igual y opuesta. Los amplificadores operacionales también están disponibles comercialmente con salidas diferenciales que se pueden usar para controlar las etapas de salida del búfer.