計算機控制技術(shù)2

1、2022-1-14第二章 過程通道1第二章 模擬量輸入/輸出通道接口的設(shè)計本章主要內(nèi)容： 1 采樣周期的選擇 2 模擬量輸入通道原理和設(shè)計方法：A/D 3 模擬量輸出通道原理和設(shè)計方法：D/A 4 開關(guān)量輸入、輸出通道的原理和設(shè)計方法：電平轉(zhuǎn)換和驅(qū)動電路的設(shè)計 2022-1-14第二章 過程通道22.1 多路開關(guān)及采樣保持器（1）為什么要使用多路開關(guān)？ 計算機控制系統(tǒng)中，有時需要對多路或多種參數(shù)進行采集和控制，由于計算機的工作速度很快，而被測參數(shù)的變化較慢，因此，一臺計算機可供多個回路使用。然而，計算機在某一個時刻只能接收一個通道的信號，因此，必須通過多路模擬開關(guān)進行切換，使各路被測參數(shù)分時進

2、入計算機。（2）為什么在過程通道中要加入采樣保持器？模擬量必須轉(zhuǎn)換為數(shù)字量才能進入計算機，由于A/D轉(zhuǎn)換需要一定的時間，為了保證轉(zhuǎn)換精度，必須保證在轉(zhuǎn)換時保持轉(zhuǎn)換值不變，同時，在轉(zhuǎn)換結(jié)束后轉(zhuǎn)換值又能跟蹤模擬量的變化。 在多路模擬量輸出時，為了使各個通道得到一個平滑的模擬量輸出，在分時輸出期間，必須保持一個恒定值。 2022-1-14第二章 過程通道32.1 多路開關(guān)及采樣保持器采樣定理2.1.1 采樣定理 Shannon采樣定理： 一個具有有限頻譜的連續(xù)函數(shù) ，它的頻帶為：對 進行采樣，僅當采樣頻率 ，采樣函數(shù)才能不失真地恢復原函數(shù)。maxmaxfff)(tx)(txmaxs2 ff x(t)

3、t0連續(xù)函數(shù)連續(xù)函數(shù)x(t)tT2T 3T 4TnT離散序列離散序列2022-1-14第二章 過程通道42.1 多路開關(guān)及采樣保持器采樣定理采樣周期的選擇 采樣周期的選擇與下列因素有關(guān)： （1）生產(chǎn)過程的擾動程度； （2）被控對象的動態(tài)特性； （3）采用的控制方式和執(zhí)行機構(gòu)的類型； （4）被控對象所要求的控制品質(zhì)指標. 采樣周期的選擇 流量：15s (優(yōu)選12s）； 壓力：310s (優(yōu)選68s）； 液位：68s； 溫度：1520s； 成分：1520s； 2022-1-14第二章 過程通道52.1 多路開關(guān)及采樣保持器多路開關(guān)2.1.2 多路開關(guān) 多路開關(guān)的作用：把多個模擬量參數(shù)分時地接入A/

4、D轉(zhuǎn)換器，實現(xiàn)多到一的轉(zhuǎn)換；或者把計算機處理后的控制量，由D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量按一定的順序輸出到不同的控制回路中，實現(xiàn)一到多的轉(zhuǎn)換。 一、 多路開關(guān)的特性 （1）斷開（開路）電阻無窮大； （2）導通電阻為0； （3）頻帶寬度無窮大，功耗為0； （4）通斷過渡時間為0； （5）導通時，只允許有用的電信號通過，而無其他信號耦合到回路中。2022-1-14第二章 過程通道62.1 多路開關(guān)及采樣保持器多路開關(guān)二、常用模擬開關(guān)： 機械式：干簧、濕簧繼電器及機械振子組成。 特點：近似理想的靜態(tài)特性。采樣速度低，觸點壽命短。 使用：高精度、低速采樣。 電子式：集成電路，晶體管、場效應(yīng)管、CMOS 特點

5、：采樣速度高，體積小、壽命長。對溫度敏感 使用：高速采樣。2022-1-14第二章 過程通道72.1 多路開關(guān)及采樣保持器多路開關(guān)n三、常用多路開關(guān)集成電路芯片（半導體多路開關(guān)）公司型號規(guī)格種類CDCD40518路雙向CD4052雙4路雙向CD40533重2通道雙向CD406716路雙向CD4097雙8路雙向ADAD75018路單向AD7502雙4路單向AD75038路單向AD750616路單向AD7507雙8路單向MAXMAX3088路雙向MAX309雙4路雙向MAX3068路雙向MAX307雙8路雙向2022-1-14第二章 過程通道82.1 多路開關(guān)及采樣保持器多路開關(guān)CD4051 八選

6、一多路開關(guān)電路的工作原理VDD：+5+15V ，X0X7模擬電壓的范圍。模擬電壓的范圍。VEE，VSS：模擬電壓及數(shù)字信號允許輸入的下限值。：模擬電壓及數(shù)字信號允許輸入的下限值。 模擬信號的峰峰值：模擬信號的峰峰值：15V; 數(shù)字信號：數(shù)字信號：315V 電平轉(zhuǎn)換VDDVSSVEEINHABCX0X1X7X譯碼器（1）組成：邏輯電平轉(zhuǎn)換、二進制譯碼和8個模擬開關(guān)組成。2022-1-14第二章 過程通道92.1 多路開關(guān)及采樣保持器多路開關(guān) （2）工作原理： INH1，禁止工作， INH0，允許工作； INH0時，由A、B、C指定通道，000111，通過譯碼器可以譯出8種狀態(tài)，選中一個通道工作。

7、 CD4051可以雙向工作，改變IN/OUT和OUT/IN接法，可以實現(xiàn)8入1出、8出1入。INH C B A 輸輸入入輸輸出出接接通通狀狀態(tài)態(tài) 1 XXX 全不通 0 000 X0X 0 001 X1X 0 010 X2X 0 011 X3X 0 100 X4X 0 101 X5X 0 110 X6X 0 111 X7X 2022-1-14第二章 過程通道102.1 多路開關(guān)及采樣保持器多路開關(guān)的擴展四、多路開關(guān)的擴展（1）16選1路開關(guān)的擴展INHINHA3A2A1A0A2A1A0A2A1A0輸出輸出07路輸入路輸入815路輸入路輸入CD40511#CD40512#A3=0，選中1#，則1

8、#CD4051 的8個通道07的地址編碼（A3A2A1A0）為0000-0111。 A3=1，選中2#，則2#CD4051 的8個通道07的地址編碼（A3A2A1A0）為1000-1111。因此，每一時刻只有唯一的通道與輸出接通。2022-1-14第二章 過程通道112.1 多路開關(guān)及采樣保持器多路開關(guān)的擴展（2）16路差動輸入開關(guān)電路X1X2X3X7ABINHCXX1X2X3X7ABINHCXX1X2X3X7ABINHCXX1X2X3X7ABINHCXQ0Q2Q3Q1D0D1D2D3選通通道編碼信息Vs1Vs2模擬信號輸入模擬信號輸入CD4051CD4051CD4051CD4051Vs1(0

9、7)Vs2(07)Vs1(815)Vs2(815)#0#1#2#3D3=0，#0，#1工作工作D3=1，#2，#3工作工作 2022-1-14第二章 過程通道122.1 多路開關(guān)及采樣保持器多路開關(guān)的選擇 1）考慮通道數(shù)、尋址方式、是否需要擴展、單端輸入還是差動輸入； 2）對傳輸信號電平較低的場合，可選用低壓型多路開關(guān)，但在電路中必須考慮抗干擾措施。 3）對傳輸精度較高而信號變化較慢的場合，可選用機械式多路開關(guān)以減小導通電阻。 4）對切換速度較高、且通道路數(shù)較多的場合，選用集成電路多路模擬開關(guān)。盡可能采用單片實現(xiàn)，以保證各路的特性參數(shù)一致；若采用多片組合，盡可能選用同一類芯片。 5）對模擬開關(guān)

10、的速度選擇應(yīng)高于采樣保持電路和A/D轉(zhuǎn)換電路的工作速度。 6）考慮多路開關(guān)的傳輸精度，漂移特性，保證系統(tǒng)穩(wěn)定。2022-1-14第二章 過程通道132.1 多路開關(guān)及采樣保持器采樣保持器2.1.3 采樣保持器（Sample/Hold, S/H） 由A/D轉(zhuǎn)換理解加入采樣保持器的作用。 變化較快的模擬信號在A/D轉(zhuǎn)換的過程期間，會引起轉(zhuǎn)換誤差： 設(shè)模擬信號：u =Umsin2ft 信號隨時間的變化率：du/dt = 2fUmcos2ft 顯然，t=0 ,存在最大轉(zhuǎn)換誤差：u = 2fUm t 。當A/D轉(zhuǎn)換時間t一定時， u 與信號的頻率f 成正比，所以，在保證一定轉(zhuǎn)換精度（ u(f)的前提下，

11、可以使用采樣保持器。 結(jié)論： 在A/D轉(zhuǎn)換期間（很短的一段時間內(nèi)），讓信號保持不變，不受信號本身變化的影響，待轉(zhuǎn)換結(jié)束后，再引入新的信號，進行下一次采樣，可以保證轉(zhuǎn)換精度。2022-1-14第二章 過程通道142.1 多路開關(guān)及采樣保持器采樣保持器一、采樣保持器的工作方式：S/H有2種工作方式：采樣方式和保持方式。 采樣方式時，S/H輸出隨輸入信號變化。 保持方式時，S/H的輸出將保持在命令發(fā)出時刻的輸入信號值，直到保持命令結(jié)束。VinVoutS/H工作方式Vin采樣采樣采樣采樣保持保持保持Vout2022-1-14第二章 過程通道152.1 多路開關(guān)及采樣保持器采樣保持器二、采樣保持器在A/

12、D轉(zhuǎn)換中的作用： （1）在采樣時間內(nèi)，快速跟蹤輸入信號的變化，在保持時間內(nèi)，保持采樣值不變，為A/D轉(zhuǎn)換提供穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換信號。 （2）在多路采樣系統(tǒng)中，跟蹤采樣信號，當采樣/保持器進入保持方式時，多路開關(guān)進行下一路信號的采樣，從而構(gòu)成高速的重疊采樣的模式。 （3) 在保證精度的前提下，提高A/D轉(zhuǎn)換器的頻率。A/D轉(zhuǎn)換需要時間，在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)保持一個恒定的值，否則無法得到精確的轉(zhuǎn)換結(jié)果，只能犧牲被轉(zhuǎn)換信號的頻率來達到高精度轉(zhuǎn)換。2022-1-14第二章 過程通道162.1 多路開關(guān)及采樣保持器采樣保持器三、采樣/保持器在D/A轉(zhuǎn)換中的作用：（1）把D/A轉(zhuǎn)換器輸出的時間上離散模擬量變換為時間上連

13、續(xù)的模擬量，即將前一個時刻D/A轉(zhuǎn)換器的輸出值保持到下一個時刻新的輸出值到來之前。（2）減少D/A轉(zhuǎn)換器的輸出毛刺，從而消除輸出信號的峰值及縮短穩(wěn)定輸出值的建立時間。（3）把一個D/A轉(zhuǎn)換器的輸出分配到幾個輸出通道，以保持輸出的穩(wěn)定性。2022-1-14第二章 過程通道172.1 多路開關(guān)及采樣保持器采樣保持器四、采樣保持器的工作原理+-A1+-A2UiUoKC方式控制 當控制信號為高電平時，K閉合，Ui通過放大器A1向C充電，可經(jīng)放大器A2輸出采樣階段。充電時間越小越好，使C很快達到輸入電壓值。1當控制信號為低電平時，K斷開，C保持K斷開前的一瞬間的輸入信號，經(jīng)放大器A2輸出保持階段。C上的

14、電壓穩(wěn)定時間越長越好。+-A1+-A2UiUoKC方式控制02022-1-14第二章 過程通道182.1 多路開關(guān)及采樣保持器采樣保持器五、常用采樣保持器芯片： LF198、 LF298、 LF398、AD582特點：采樣速度高，保持電壓下降時間長，精度高。+-A1+-A2UinUoutKC（外接電容）（外接電容）R2R1OFFSET偏置控制控制邏輯參考電平邏輯參考電平LR238765V+1V- 4控制=0，保持控制=1，采樣LF198/LF298/LF398LF198/LF298/LF398A32022-1-14第二章 過程通道192.1 多路開關(guān)及采樣保持器采樣保持器六、采樣保持器的應(yīng)用（

15、1）LF3983814576VinVoutC0+5V控制V+V-采樣保持器電路holdSample2022-1-14第二章 過程通道202.1 多路開關(guān)及采樣保持器采樣保持器六、采樣保持器的應(yīng)用（2）3935V采樣脈沖LF3983814576VinC1150pFV+ V-RVout接A/D大于1小于0tf(t)1 1 0 0 0AA峰值檢測電路2022-1-14第二章 過程通道212.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道的作用：完成數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。2.2.1 模擬量輸出通道結(jié)構(gòu)形式（1）一個通道配置一個D/A轉(zhuǎn)換器(多路D/A輸出形式）CPUCPUI/OI/O接接口口D/AD/A轉(zhuǎn)換

16、器轉(zhuǎn)換器D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器通道通道通道通道 CPU與各個模擬量通道之間通過獨立的接口傳遞信息；速度快、可靠性高；成本較高2022-1-14第二章 過程通道222.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道結(jié)構(gòu)形式（2) 多個通道共享一個D/A轉(zhuǎn)換器CPU多路開關(guān)D/A轉(zhuǎn)換器保持電路I/O接口保持電路通道通道各個通道分時工作；輸出保持器將D/A轉(zhuǎn)換器輸出的離散模擬量轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機構(gòu)能夠接受的連續(xù)信號，將D/A本時刻的輸出值保持到下一個時刻；速度較慢，可靠性較差。2022-1-14第二章 過程通道232.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)模擬量輸出通道結(jié)構(gòu)形式（3）多個通道同時進行D/A轉(zhuǎn)換（同步方式）

17、緩沖寄存器緩沖寄存器緩沖寄存器緩沖寄存器D/A緩沖寄存器緩沖寄存器緩沖寄存器緩沖寄存器D/A緩沖寄存器緩沖寄存器緩沖寄存器緩沖寄存器D/A地址譯碼器地址譯碼器模模擬擬量量輸輸出出CPUDBAB2022-1-14第二章 過程通道242.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)D/A轉(zhuǎn)換原理2.2.2 D/A轉(zhuǎn)換原理參考電源參考電源模擬轉(zhuǎn)換模擬轉(zhuǎn)換數(shù)字開關(guān)數(shù)字開關(guān)控制控制數(shù)字接口數(shù)字接口放大器放大器D0D7 模擬量輸出模擬量輸出轉(zhuǎn)換的數(shù)字量經(jīng)接口控制各位相應(yīng)的開關(guān)，以接通或斷開各自的解碼電阻，從而改變標準參考電源經(jīng)解碼電阻網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的總電流，然后經(jīng)放大器輸出與數(shù)字量相對應(yīng)的模擬量。（1） D/A轉(zhuǎn)換原理2022

18、-1-14第二章 過程通道252.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)D/A轉(zhuǎn)換原理（2）R-2R T型解碼網(wǎng)絡(luò)工作原理)2/.2/2/2/(out133211nnnnfbREFaaaaRRVV2R2R2R2R2RRRRVREFRfb+_1S2S3S4S1 10 0Vout4a3a2a1a數(shù)字量anan-1a1，模擬量輸出為：2022-1-14第二章 過程通道262R2R2R2R2RRRRRVREFRfb+_1S2S3S4S1 10 0Vout4a3a2a11a2R2R2R2R2RRRRVREFRfb+_1S2S3S4SVoutI42R2R2R2R2RRRRVREF1S2S3S4SI4I0I3I2I1R

19、VIREF0201II 212II223II RVIIIIIREF4211608142234數(shù)字量為：a4a3a2a1=0001421RRVVfbREFout2022-1-14第二章 過程通道272R2R2R2R2RRRRRVREFRfb+_1S2S3S4S1 10 0Vout4a3a12a01a2R2R2R2R2RRRRVREFRfb+_1S2S3S4SVoutI32R2R2R2R2RRRRVREF1S2S3S4SI4I0I3I2I1RVIREF0201II 212II223II RVIIIIREF3218041223數(shù)字量為：a4a3a2a1=0010321RRVVfbREFout2022

20、-1-14第二章 過程通道282R2R2R2R2RRRRRVREFRfb+_1S2S3S4S1 10 0Vout4a3a2a01a1 12R2R2R2R2RRRRVREF1S2S3S4SI4I0I3I2I1RVIREF0201II RVIIIREF22140212數(shù)字量為：a4a3a2a1=0100221RRVVfbREFout2022-1-14第二章 過程通道292R2R2R2R2RRRRRVREFRfb+_1S2S3S4S1 10 0Vout4a3a2a01a1 12R2R2R2R2RRRRVREF1S2S3S4SI4I0I3I2I1RVIREF0201II 數(shù)字量為：a4a3a2a1=1

21、000121RRVVfbREFout對于任意的數(shù)字量a4a3a2a1，輸出為：)2/2/2/2/(out41322314aaaaRRVVfbREF2022-1-14第二章 過程通道302.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)8位D/A接口技術(shù)1 普通型A/D轉(zhuǎn)換器DAC08322022-1-14第二章 過程通道312.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)8位D/A接口技術(shù)2 電壓型輸出D/A轉(zhuǎn)換器AD558 （1 補充補充）2022-1-14第二章 過程通道322.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)8位D/A接口技術(shù)2 電壓型輸出D/A轉(zhuǎn)換器AD558 （2補充補充）（1） 內(nèi)部含有運算放大器；（2） 內(nèi)部含有高精度的參

22、考電源。（3） 電壓輸出范圍有2種：02.56V，010V。可以通過改變輸出電路的連接方式實現(xiàn)輸出量程的選擇。+_AVoutVout檢測Vout選擇13141516AD55802.56V+_AVoutVout檢測Vout選擇13141516AD558010V2022-1-14第二章 過程通道332.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)8位D/A接口技術(shù)3 4通道D/A轉(zhuǎn)換器AD7226 （1 補充補充）2022-1-14第二章 過程通道342.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)D/A的輸出方式4 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出有電流和電壓兩種方式，電壓型輸出可分為單極性電壓輸出和雙極性電壓輸出。 D

23、/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式與D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)沒有關(guān)系，只與模擬量輸出端的電路連接方式有關(guān)。 （1） 單極性電壓輸出 電流輸出型的D/A轉(zhuǎn)換器，外接一級運放，且Iout2接地。運放的電壓輸出范圍和極性與VREF有關(guān)。IOUT1RfbIOUT2VOUT+-A0832單極性電壓2022-1-14第二章 過程通道352.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)D/A的輸出方式（2）雙極性電壓輸出對于電流型輸出的D/A轉(zhuǎn)換器采用2級運放實現(xiàn)雙向電壓輸出。VREF15KIOUT1RfbIOUT2+-A10832+-A215K7.5K+5VVOUT雙極性電壓0-5VR1R2R3VO)2313(VoutOVRRVRRREF20

24、22-1-14第二章 過程通道362.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)接口及程序設(shè)計5 8位D/A轉(zhuǎn)換器的接口與程序設(shè)計 （1）（1）芯片內(nèi)部不含鎖存器方法一：在CPU與D/A轉(zhuǎn)換器之間增加數(shù)據(jù)鎖存器或I/O接口芯片。IOUT1IOUT2+-A0808803174373WREAP0P2ALEGA0A7A8A15CLKA0A7CLR5V74273VOUT2022-1-14第二章 過程通道372.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)接口及程序設(shè)計5 8位D/A轉(zhuǎn)換器的接口與程序設(shè)計 （2）（1）芯片內(nèi)部不含鎖存器方法二：直接利用單片機I/O口作為數(shù)據(jù)鎖存器。8031IOUT1IOUT2+-A0808EAP1P2A

25、0A7VOUT2022-1-14第二章 過程通道382.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)接口及程序設(shè)計5 8位D/A轉(zhuǎn)換器的接口與程序設(shè)計 （3）（2）芯片內(nèi)部含鎖存器IOUT1RfbIOUT2+-A083274373WREAP0P2ALEGA0A7A8A15CSXFERWR1WR2D0D7VOUTP2.02022-1-14第二章 過程通道392.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)接口及程序設(shè)計6 大于8位D/A轉(zhuǎn)換器的接口與程序設(shè)計 由于MCS-51單片機的數(shù)據(jù)總線為8位，因此，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)需要多次輸入D/A轉(zhuǎn)換器中。（1）AD66712位D/A轉(zhuǎn)換器的接口設(shè)計 12位D/A轉(zhuǎn)換器，片內(nèi)含有2級數(shù)據(jù)輸入鎖存器

26、。2022-1-14第二章 過程通道402.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)接口及程序設(shè)計AD667與單片機的接口MOV R0,#DATA；數(shù)據(jù)存儲區(qū)MOV DPTR,#PORTL；D/A口MOV A,R0 ;取低八位數(shù)據(jù)MOVX DPTR,A ;送低八位到D/AMOV DPTR,#PORTH；D/A口INC R0MOV A,R0 ;取高4位數(shù)據(jù)MOVX DPTR,A ;送高4位到D/A， 并啟動D/A高4低82022-1-14第二章 過程通道412.2 模擬量輸出通道接口技術(shù)接口及程序設(shè)計（2）12D/A轉(zhuǎn)換器DAC1210(補充)IOUT1RfbIOUT2+-ADAC121074373WREAP

27、0P2.5ALEGA0A7CSXFERWR1WR2D4D11VOUTD0D3P2.6P2.774138CBA4000H6000HA0BYTE1/BYTE280312022-1-14第二章 過程通道422.3 模擬量輸入通道接口技術(shù)輸入輸出通道在計算機和生產(chǎn)過程之間，實現(xiàn)信息的傳遞和變 換的連接裝置。輸入輸出通道是計算機和生產(chǎn)過程之間進行信息交換的橋梁。用戶可以根據(jù)信號的性質(zhì)，在控制系統(tǒng)中配置相應(yīng)的過程通道。2022-1-14第二章 過程通道432.3 模擬量輸入通道接口技術(shù)通道結(jié)構(gòu)1 輸入通道的結(jié)構(gòu)（1）一般結(jié)構(gòu)A AS/HS/HI/OI/OA/DA/D多路模擬量多路模擬量時序控制邏輯時序控制

28、邏輯地址鎖存地址鎖存BUSBUS多路轉(zhuǎn)換器多路轉(zhuǎn)換器采樣保持器采樣保持器放大器放大器A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器I/O口多路開關(guān)：分時將各路模擬量信號按順序或隨機地接入；放大器：將傳感器傳送的弱信號按比例地放大到A/D轉(zhuǎn)換器所需的輸入電平；采樣保持器：用來對變化的模擬信號進行快速采樣，并在轉(zhuǎn)換的過程中保持該信號不變；A/D轉(zhuǎn)換器：將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；輸入輸出接口：鎖存A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量?？刂撇糠郑合蚨嗦忿D(zhuǎn)換開關(guān)發(fā)送通道選通控制信號；控制放大器增益；控制采樣保持器的工作；啟動A/D轉(zhuǎn)換器。2022-1-14第二章 過程通道442.3 模擬量輸入通道接口技術(shù)通道結(jié)構(gòu)（2）一個通道設(shè)置一個A/D轉(zhuǎn)換

29、器一個通道設(shè)置一個一個通道設(shè)置一個A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器I/O接口接口采樣保持器采樣保持器A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器采樣保持器采樣保持器A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器CPU輸入信號輸入信號輸入信號輸入信號2022-1-14第二章 過程通道452.3 模擬量輸入通道接口技術(shù)通道結(jié)構(gòu)（3）多個通道共享一個A/D轉(zhuǎn)換器I/OI/O接口接口采樣保持器采樣保持器A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器采樣保持器采樣保持器多路轉(zhuǎn)換開關(guān)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)CPUCPU多個通道共享一個多個通道共享一個A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器輸入信號輸入信號輸入信號輸入信號2022-1-14第二章 過程通道462.3 模擬量輸入通道接口技術(shù)通道結(jié)構(gòu)（4）多個通道共享采樣保持

30、器和A/D轉(zhuǎn)換器多個通道共享采樣保持器和多個通道共享采樣保持器和A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器I/OI/O接口接口A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器多路轉(zhuǎn)換開關(guān)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)CPUCPU輸入信號輸入信號輸入信號輸入信號采樣保持器采樣保持器2022-1-14第二章 過程通道472.3 模擬量輸入通道接口技術(shù)A/D轉(zhuǎn)換器2.3.1 A/D轉(zhuǎn)換器原理（1） 直接比較型：待轉(zhuǎn)換的模擬信號直接與一個特定的基準源比較，獲得數(shù)字信號。 連續(xù)比較、逐次比較、斜波電壓比較。（2）間接比較型：模擬信號不直接與基準源比較，而是將其轉(zhuǎn)換為一個中間物理量。 然后再轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。積分型電壓/頻率、電壓/時間轉(zhuǎn)換器。 查閱資料了解各種A/D

31、轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換原理2022-1-14第二章 過程通道482.3 模擬量輸入通道接口技術(shù)A/D轉(zhuǎn)換器常見芯片： 8位：ADC0801 ADC0805， 多通道：ADC0808/ADC0809,ADC08160817 10位：AD7570,AD573,AD575,AD57912位：ADC1210/1211,ADC574,AD578,AD7582,ADC679 BCD碼：5G14433(3位半）、ICL7135 (4位半）查閱資料了解各種A/D轉(zhuǎn)換器的功能和特點2022-1-14第二章 過程通道492.3 模擬量輸入通道接口技術(shù)8位A/D轉(zhuǎn)換器2.3.2 8位A/D轉(zhuǎn)換器1、普通型A/D轉(zhuǎn)換器AD75

32、74單片型、內(nèi)含時鐘振蕩器、5V供電、內(nèi)設(shè)比較器和控制邏輯的逐次比較A/D轉(zhuǎn)換器。2、含儀用放大器的A/D轉(zhuǎn)換器AD670片內(nèi)集成了儀用放大器，放大器輸入端配有定標電阻以適應(yīng)輸入范圍的變化：02.55mV, 02.55V,信號可以是單極性或雙極性輸入。差分輸入，具有較強的抗干擾能力。3、多通道A/D轉(zhuǎn)換器AD0808/0809片內(nèi)含有8個通道，單極性信號輸入。2022-1-14第二章 過程通道502.3 模擬量輸入通道接口技術(shù)8位A/D接口技術(shù)2.3.3 8位A/D接口技術(shù)1、數(shù)據(jù)線的連接： （1）芯片含有輸出鎖存器和三態(tài)輸出控制時，直接與CPU數(shù)據(jù)總線連接。 （2）芯片無輸出鎖存器和三態(tài)輸出