第三章 接口技術

第三章接口技術第1頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1概述一、接口定義及作用二、接口的分類和特點第2頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

組成機電一體化系統(tǒng)的各要素和子系統(tǒng)之間相接處必須具備一定的聯(lián)系條件，這個聯(lián)系條件，通常被稱為接口，簡單地說就是各子系統(tǒng)之間以及子系統(tǒng)內(nèi)各模塊之間相互聯(lián)接的硬件及相關協(xié)議軟件。從某種意義上講，機電一體化產(chǎn)品的設計，就是在根據(jù)功能要求選擇了各要素后，所進行的接口設計。從這一觀點出發(fā)，機電一體化產(chǎn)品的性能很大程度上取決于接口的性能，即各要素和各子系統(tǒng)之間的接口性能是機電一體化系統(tǒng)性能好壞的決定性因素。因此，接口設計是機電一體化產(chǎn)品設計的關鍵環(huán)節(jié)。一、接口定義及作用第3頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月從不同的角度及工作特點出發(fā)，機電一體化系統(tǒng)的接口有多種分類方法。根據(jù)接口的變換和調(diào)整功能，可將接口分為零接口、被動接口、主動接口和智能接口；根據(jù)接口的輸入/輸出對象，可將接口分為機械接口、物理接口、信息接口與環(huán)境接口等；根據(jù)接口的輸入/輸出類型，可將接口分為數(shù)字接口、開關接口、模擬接口和脈沖接口。本章根據(jù)接口所聯(lián)系的子系統(tǒng)不同，以信息處理系統(tǒng)(微電子系統(tǒng))為出發(fā)點，將接口分為人機接口與機電接口兩大類，對各子系統(tǒng)內(nèi)部接口不作具體介紹。二、接口的分類和特點第4頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1.人機接口人機接口實現(xiàn)人與機電一體化系統(tǒng)的信息交流、信息反饋，保證對機電一體化系統(tǒng)的實時監(jiān)測、有效控制；由于機械與電子系統(tǒng)工作形式、速率等存在極大的差異，機電接口還起著調(diào)整、匹配、緩沖的作用。人機接口又包括輸入接口與輸出接口兩類。通過輸入接口，操作者向系統(tǒng)輸入各種命令及控制參數(shù)，對系統(tǒng)運行進行控制；通過輸出接口，操作者對系統(tǒng)的運行狀態(tài)、各種參數(shù)進行監(jiān)測。

二、接口的分類和特點第5頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2.機電接口

按照信息和能量的傳遞方向，機電接口又可分為信息采集接口（傳感器接口）與控制輸出接口。信息處理系統(tǒng)通過信息采集接口接受傳感器輸出的信號，檢測機械系統(tǒng)運行參數(shù)，經(jīng)過運算處理后，發(fā)出有關控制信號，經(jīng)過控制輸出接口的匹配、轉換、功率放大，驅(qū)動執(zhí)行元件，以調(diào)節(jié)機械系統(tǒng)的運行狀態(tài)，使其按要求動作。二、接口的分類和特點第6頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

總體來講，機電一體化系統(tǒng)對接口的要求是：能夠輸入有關的狀態(tài)信息，并能夠可靠地傳送相應的控制信息；能夠進行信息轉換，以滿足系統(tǒng)對輸入與輸出的要求；具有較強的阻斷干擾信號的能力，以提高系統(tǒng)工作的可靠性。二、接口的分類和特點第7頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2人機接口一、人機接口類型及特點二、輸入接口三、輸出接口四、可編程輸入/顯示接口芯片第8頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

人機接口是操作者與機電系統(tǒng)之間進行信息交換的接口。按照信息的傳遞方向，可以分為兩大類：輸入接口與輸出接口。常用的輸入設備有控制開關、BCD二～十進制碼撥盤、鍵盤等，常用的輸出設備有狀態(tài)指示燈、發(fā)光二極管顯示器、液晶顯示器、微型打印機、陰極射線管顯示器等，揚聲器等等。人機接口作為人機之間進行信息傳遞的通道，具有以下一些特點：

一、人機接口類型及特點第9頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1.專用性每種機電一體化產(chǎn)品都有其自身特定的功能，對人機接口有著不同的要求，所以在制定人機接口的設計方案時，要根據(jù)產(chǎn)品的要求而定。2.低速性與控制機的工作速度相比，大多數(shù)人機接口設備的工作速度很低，在進行人機接口設計時，要考慮控制機與接口設備間的速度匹配，以提高系統(tǒng)的工作效率；3.高性價比在滿足功能要求的前提下，輸入、輸出設備配置以小型、微型、廉價型為原則。

一、人機接口類型及特點第10頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1.開關輸入接口對于一些二值型控制命令和參數(shù)，常采用簡單的開關作為輸入設備?？刂莆C通過I/O口或擴展I/O口對開關點電位進行檢測，從而判斷開關的狀態(tài)。由于這類開關都是機械開關，機械觸點的彈性作用使開關在閉合及斷開瞬間產(chǎn)生抖動，造成開關點點電位產(chǎn)生一系列脈沖，電壓抖動時間的長短，與機械特性有關，一般為5～10ms。按鈕的穩(wěn)定閉合期由操作員的按鍵動作決定，一般在幾百微秒至幾秒之間。所以，在進行接口設計時需要采取軟件或硬件措施進行消抖處理。二、輸入接口第11頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

軟件消抖是在檢測到開關狀態(tài)后，延時一段時間再進行檢測，若兩次檢測到的開關狀態(tài)相同則認為有效。延時時間應大于抖動時間。硬件消抖常采用下圖所示電路，其中左為雙穩(wěn)態(tài)濾波消抖，右為單穩(wěn)態(tài)多諧震蕩消抖，圖中74xx121是帶有施密特觸發(fā)器輸入端的單穩(wěn)態(tài)多諧震蕩器。二、輸入接口第12頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2.撥盤輸入接口二、輸入接口(1).BCD碼撥盤結構撥盤種類很多，作為人機接口使用最方便的是十進制輸入、BCD碼輸出的BCD碼撥盤，其結構如右圖所示。

撥盤內(nèi)部有一可轉動圓盤，具有“0～9”十個位置，可以通過前面兩個“+、-”按鈕進行位置選擇，對應每個位置，前面窗口有數(shù)字提示，撥盤后面有五根引出線，分別定義為A、1、2、4、8。當撥盤在不同位置時，1、2、4、8線的通斷關系如下表所示。第13頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月二、輸入接口位置線號權值124801234567890101010101001100110000001111000000000011從表中可以看出，若將A線作為控制線，將1、2、4、8線作為數(shù)據(jù)線，當A線接到控制電平時，數(shù)據(jù)線輸出的即是與撥盤位置相對應的BCD碼。一片撥盤可以輸入一位十進制數(shù)，當需要輸入多位十進制數(shù)時，可以選用多片撥盤拼接，并通過相應的接口設計給每片撥碼盤賦予相應的十進制權值。第14頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)BCD碼撥盤的接口(a)靜態(tài)接口二、輸入接口由上述可知，BCD碼撥盤可以直接與控制微機的并行口或擴展并行口相連，以BCD碼形式輸入信息。右圖示出了BCD碼撥盤與8031的P1口的接口電路。從圖中可以看出，每一片撥盤占用4根I/0口線，8031可以通過P1口直接讀取撥盤數(shù)據(jù)。

第15頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(b)動態(tài)接口二、輸入接口

當進行讀碼盤操作時，將P1.7置為低電平，P1.4、P1.5、Pl.6置為高電平，此時從P1.0～P1.3讀取的即為第四位碼盤(千位)的值。同理，分別將P1.6、P1.5、P1.4中的一位置為低電平，而將其它輸出口線置為高電平，即可從P1.0～P1.3讀取百位、十位和個位的輸入值。第16頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.鍵盤輸入接口(1).矩陣式鍵盤工作原理矩陣式鍵盤由一組行線(Xi)與一組列線

(Yi)交叉構成，按鍵位于交叉點上，為對各個鍵進行區(qū)別，可以按一定規(guī)律分別為各個鍵命名鍵號，如右圖所示。二、輸入接口第17頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月將列線通過上拉電阻接至+5V電源，當無鍵按下時，行線與列線斷開，列線呈高電平。當鍵盤上某鍵按下時，則該鍵對應的行線與列線被短路。例如，7號鍵被按下閉合時，行線X3與列線Yl被短路，此時Yl的電平由X3電位決定。如果將列線接至控制微機的輸入口，行線接至控制微機的輸出口，則在微機控制下依次從X0～X3輸出低電平，并使其它線保持高電平，則通過對YO～Y3的讀取即可判斷有無鍵閉合、哪一個鍵閉合。

二、輸入接口第18頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月二、輸入接口(2)鍵盤接口電路

下圖示出了8031通過

P1口與一個4×4鍵盤的接口電路，其中P1.0～P1.3作行掃描輸出線，P1.4～P1.7作列檢測輸入線。第19頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)鍵輸入程序

鍵輸入程序具有下面四項功能：(a)判斷鍵盤上有無鍵閉合其方法為在掃描線P1.0～P1.3上全部送“0”，然后讀取P1.4～P1.7狀態(tài)，若全部為“1”，則無鍵閉合，若不全為“1”，則有鍵閉合；(b)判別閉合鍵的鍵號

其方法為對鍵盤行線進行掃描，依次從P1.0、P1.1、Pl.2、P1.3送出低電平，并從其它行線送出高電平，相應地順序讀入P1.4～P1.7的狀態(tài)，若P1.4～P1.7全為“1”，則行線輸出為“0”的這一列上沒有鍵閉合；若P1.4～P1.7不全為“1”，則說明有鍵閉合。行列交叉點即為該鍵鍵號，例如P1.0～P1.3輸出為1101，讀回P1.4～P1.7為1011，則說明位于第3行與第2列相交處的鍵處于閉合狀態(tài)，鍵號為6；

二、輸入接口第20頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(c)去除鍵的機械抖動

其方法是讀得鍵號后延時10ms，再次讀鍵盤，若此鍵仍閉合則認為有效，否則認為前述鍵的閉合是由于機械抖動或干擾所引起的；

(d)使控制微機對鍵的一次閉合僅作一次處理采用的方法是等待閉合鍵釋放后再做處理。二、輸入接口第21頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

目前常用的數(shù)碼顯示器有發(fā)光管的

LED和液晶的

LCD兩種，顯示方式可以是靜態(tài)顯示或動態(tài)顯示。LED顯示器工作在靜態(tài)顯示方式時，其陰極(或陽極)點連接在一起接地(或+5V)，每一個的段選線（a，b，c，d，e，f，g，dp）也分別與一個8位口相連。LCD數(shù)碼顯示只能工作在靜態(tài)顯示，并要求加上專門的驅(qū)動芯片4056。三、輸出接口第22頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1.七段數(shù)碼顯示與8031的接口LED顯示器工作在動態(tài)顯示方式時，段選碼端口I/O1用來輸出顯示字符的段選碼，I/02輸出位選碼。

I/O1不斷送待顯示字符的段選碼，I/02不斷送出不同的位掃描碼，并使每位顯示字符停留顯示一段時間，一般為1ms～5ms，利用眼睛的視覺慣性，從顯示器上便可以見到相當穩(wěn)定的數(shù)字顯示。

三、輸出接口第23頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月8155控制的動態(tài)

LED顯示如下圖所示。三、輸出接口第24頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月8155的PBO～PB7作段選碼口，經(jīng)7407驅(qū)動與LED的段相連；8155的PAO～PA5作位選碼口，經(jīng)7406驅(qū)動與LED的位相連。P2.7反相后做8155的片選，P2.6接8155的IO/端。這樣確定的

8155片內(nèi)4端口地址如下:命令/狀態(tài)口:

FFFOH口Ａ：FFF1H口Ｂ：FFF2H口Ｃ：FFF3H三、輸出接口第25頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月右圖是串行口擴展的兩位靜態(tài)LCD顯示電路。當

8031的串行口不作通訊使用時，可以使它工作在移位寄存器方式(方式0)，擴展74LS164來驅(qū)動LCD靜態(tài)顯示器。工作在移位寄存器方式時，串行口的TXD端輸出移位同步時鐘，RXD端輸出串行數(shù)據(jù)，即段選碼數(shù)據(jù)。三、輸出接口2.串行口控制的靜態(tài)

LCD顯示第26頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月8729是可編程的輸入/顯示接口芯片，它能自動完成鍵盤的掃描輸入和LED掃描顯示輸出。鍵盤部分提供的掃描方式可以和具有64個觸點的鍵盤或傳感器相連，能自動清除按鍵抖動，并實現(xiàn)多鍵同時按下的保護。顯示部分按掃描方式工作，可以連接8位或16位LED顯示塊。四、可編程輸入/顯示接口芯片8279第27頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3機電接口一、A/D轉換接口二、D/A轉換接口三、控制量輸出接口第28頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月機電接口是指機電一體化產(chǎn)品中的機械裝置與控制微機間的接口。按照信息的傳遞方向，機電接口分為信息采集接口和控制量輸出接口。信息采集接口

在機電一體化產(chǎn)品中，控制微機要對機械執(zhí)行機構進行有效控制，就必須隨時對機械系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)視，隨時檢測運行參數(shù)，如溫度、速度、壓力、位置等。控制輸出接口

控制微機通過信息采集接口檢測機械系統(tǒng)的狀態(tài)，經(jīng)過運算處理，發(fā)出有關控制信號，經(jīng)過控制輸出接口的匹配、轉換、功率放大，驅(qū)動執(zhí)行元件去調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，使其按設計要求運行。

一、A/D轉換接口第29頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月A/D轉換是從模擬量到數(shù)字量的轉換，它是信息采集系統(tǒng)中模擬放大電路和CPU的接口，見下圖。A/D轉換芯片種類繁多，主要有逐次比較式、雙積分式、量化反饋式和并行式。一、A/D轉換接口第30頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1．A/D轉換的主要環(huán)節(jié)和常用術語(1)多路選擇模擬開關(2)信號調(diào)節(jié)器作用是調(diào)節(jié)模擬信號的幅度，使模擬信號的大小符合A/D轉換的要求(3)采樣保持和孔徑誤差采樣保持的作用是減小孔徑誤差。模擬量轉換成數(shù)字量需要一個時間過程，對于一個動態(tài)模擬信號，在A/D轉換器接通的孔徑時間里，輸入模擬信號的值是不確定的，從而引起輸出的不確定性誤差。

一、A/D轉換接口第31頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月假設輸入信號為一頻率為f的正弦信號，如右圖所示。圖中V=Vmsin2лft，由圖可以明顯地看出，最大孔徑誤差出現(xiàn)在信號斜率最大處。由數(shù)學推導可知，正弦函數(shù)的最大斜率是Vm2πf，因此，最大孔徑誤差是ΔV=Vmsin2лfΔt。對于某個動態(tài)信號，其孔徑誤差與信號的最高頻率f和孔徑Δt

有關。計算表明，當頻率為10Hz的信號被采樣，且要求12位分辨率孔徑誤差小于1/2LSB（LSB指最低有效位）時，A/D轉換速率必須小于2μs，而一般A/D轉換時間遠遠大于2μs。因此采用12位A/D轉換器對10Hz或更高頻率動態(tài)信號采樣時，必須使用采樣保持電路，以減小孔徑誤差。比較先進的A/D芯片本身具有采樣保持功能，簡化了設計。一、A/D轉換接口孔徑誤差第32頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)A/D轉換、分辨率、量化誤差采樣保持使模擬信號在時域離散化，但在幅值域仍然是連續(xù)的。量化(A/D轉換)環(huán)節(jié)使信號在幅值域離散化。關于量化的具體細節(jié)請參閱有關專業(yè)書籍，此處僅涉及與應用有關且十分重要的分辨率和量化誤差問題。量化誤差和分辨率是統(tǒng)一的，量化誤差是由于用有限數(shù)字對模擬數(shù)值進行離散取值(量化)而引起的誤差。理論上量化誤差為一個單位分辨率，即±1/2LSB，提高分辨率可以減少量化誤差。一、A/D轉換接口第33頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)采樣定理和抗混疊濾波兩次采樣的間隔時間決定于A/D轉換、采樣、通道個數(shù)以及程序。采樣間隔時間的倒數(shù)是采樣頻率。奈奎斯特采樣定理的內(nèi)容是:為了使采樣輸出信號能無失真地復現(xiàn)原輸入信號，必須使采樣頻率至少為輸入信號最高有效頻率的兩倍，否則會出現(xiàn)頻率混疊誤差。抗混疊濾波的作用是依據(jù)采樣定理，濾除輸入信號過高的頻率成分，減小混疊誤差。一、A/D轉換接口第34頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(6)A/D轉換時間與轉換速率A/D轉換器完成一次轉換所需要的時間為A/D轉換時間，其倒數(shù)為轉換速率。目前，轉換時間最短的是全并行式A/D轉換器，轉換時間可達為10ns。逐次比較式A/D轉換器的轉換時間可達0.4μs，雙積分A/D轉換器的轉換時間一般要大于40～5Oms。采樣定理和減小孔徑誤差都要求轉換時間越小越好，轉換速率越高越好。目前速度最快的全并行式A/D轉換器價格比較貴，且分辨率低。雙積分式A/D轉換器速度慢，但價格便宜，抗干擾能力強。逐次比較式A/D轉換器的速度和價格居中，分辨率遠高于并行式A/D轉換器，是目前種類最多、數(shù)量最大、應用最廣的A/D轉換器。一、A/D轉換接口第35頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(7)轉換精度A/D轉換器的轉換精度反映了實際A/D轉換器的量化值與理想值的差值，可表示成絕對誤差或相對誤差。例如，手冊上給出ADC0801八位逐次比較式A/D轉換器的不可調(diào)整的總誤差小于±1/4LSB，如以相對誤差表示則為±

0.1％。一、A/D轉換接口第36頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2．ADC0809簡介ADC0809是8位逐次逼近型A/D轉換器，它有8個模擬量輸人通道，芯片內(nèi)帶通道地址譯碼鎖存器，輸出經(jīng)三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，啟動信號為脈沖啟動方式，每一通道的轉換時間大約為100μs。一、A/D轉換接口第37頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月一、A/D轉換接口ADC0809的引腳和通道地址碼。

C、B、A輸入的通道地址在ALE有效時被鎖存，啟動信號START啟動后開始轉換，但是EOC信號是在START的下降沿10μs后才變?yōu)闊o效的低電平，這要求查詢程序待EOC無效后再開始查詢，轉換結束后由OE產(chǎn)生信號輸出數(shù)據(jù)。第38頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月一、A/D轉換接口3．ADC0809與單片機接口第39頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月在機電一體化產(chǎn)品的控制系統(tǒng)中，當計算機完成控制運算處理后，通過輸出通道向被控對象輸出控制信號。計算機輸出的控制信號主要有三種形態(tài)：數(shù)字量、開關量和頻率量，而被控對象接收的控制信號除上述三種直接由計算機產(chǎn)生的信號外，還有模擬量控制信號，該信號需通過D/A變換產(chǎn)生。二、D/A轉換接口第40頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1．DAC0832的結構和引腳二、D/A轉換接口DI0～DI7：8位數(shù)據(jù)輸入端；ILE：輸入寄存器的數(shù)據(jù)允許鎖存信號；：輸入寄存器選擇信號；輸入寄存器的數(shù)據(jù)寫信號

：數(shù)據(jù)向DAC寄存器傳送信號，傳送后即啟動轉換；

：DAC寄存器寫信號，并啟動轉換；IOUT1、IOUT2：電流輸出端；VREF：參考電壓輸入端；RFB：反饋信號輸入端；VCC：芯片供電電壓；AGND：模擬電路地；DGND：數(shù)字地。

第41頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2．8031與DAC0832的接口電路

二、D/A轉換接口第42頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

DAC0832帶有數(shù)據(jù)輸入寄存器，是總線兼容型的，使用時可以將D/A芯片直接和數(shù)據(jù)總線相連，作為一個擴展的I/0口。圖中兩片DAC0832的輸入寄存器各占一個單元地址，而兩個DAC寄存器占用同一單元地址。實現(xiàn)兩片DAC0832的DAC寄存器占用同一單元地址的方法是：把兩個傳送允許信號相連后接同一線選端。轉換操作時，先把兩路待轉換數(shù)據(jù)分別寫入兩個DAC0832的輸入寄存器，之后再將數(shù)據(jù)同時傳送到兩個DAC寄存器，傳送的同時啟動兩路D/A轉換。這樣，兩個DAC0832同時輸出模擬電壓轉換值。兩片DAC0832的輸入寄存器地址分別為8FFFH和A7FFH，兩個芯片的DAC寄存器地址都為2FFFH。二、D/A轉換接口第43頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月在機電一體化產(chǎn)品中，被控對象所需要的驅(qū)動功率一般都比較大，而計算機發(fā)出的數(shù)字控制信號或經(jīng)D/A轉換后得到的模擬控制信號的功率都很小，因而必須經(jīng)過功率放大后才能用來驅(qū)動被控對象。實現(xiàn)功率放大的接口電路又稱為功率接口電路。三、控制量輸出接口第44頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月1．光電藕合器

在控制微機和功率放大電路之間，常常使用光電藕合器。光電藕合器由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成，當在發(fā)光二極管二端加正向電壓時，發(fā)光二極管點亮，照射光敏晶體管使之導通，產(chǎn)生輸出信號。三、控制量輸出接口第45頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月

光電藕合器的信號傳遞采取電-光-電形式，發(fā)光部分和受光部分不接觸，因此其絕緣電阻可高達1010

以上，并能承受200OV以上的高壓，被耦合的兩個部分可以自成系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)強電部分和弱電部分隔離，避免干擾由輸出通道竄入控制微機。光電藕合器的發(fā)光二極管是電流驅(qū)動器件，能夠吸收尖峰干擾信號，所以具有很強的抑制干擾能力。光電藕合器作為開關應用時，具有耐用、可靠性高和高速等優(yōu)點，響應時間一般為數(shù)微秒以內(nèi)，高速型光電藕合器的響應時間有的甚至小于10ns。三、控制量輸出接口第46頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月在接口電路設計中，應考慮光電藕合器的兩個參數(shù):電流傳輸比與時間延遲。電流傳輸比是指光電晶體管的集電極電流IC與發(fā)光二極管的電流Ii之比。時間延遲是指光電藕合器在傳輸脈沖信號時，輸出信號與輸入信號的延遲時間。在圖3-12b中，當DAC8031的P1.O為低電平時，設發(fā)光二極管中的電流為1OmA，由于4N25的電流傳輸比≥20%，所以光敏晶體管中的電流Ic≥2mA，大功率晶體管把這個電流放大就可以帶動步進電動機等負載。三、控制量輸出接口第47頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月2．晶閘管

晶閘管又稱可控硅，是目前應用最廣的半導體功率開關元件，其控制電流可從數(shù)安到數(shù)千安。晶閘管的主要類型有單向晶閘管SCR，雙向晶閘管Trim和可關斷晶閘管GTO等三種基本類型，此外還有光控晶閘管、溫控晶閘管等特殊類型。三、控制量輸出接口第48頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)單向晶閘管(SCR)符號和原理如右圖所示。SCR有三個極，分別為陽極A陰極K和控制極G(又稱門極)從物理結構看，它是一個PNPN器件，其工作原理可以用一個PNP晶體管和一個NPN晶體管的組合來加以說明。SCR有截止和導通兩個穩(wěn)定狀態(tài)，兩種狀態(tài)的轉換可以由導通條件和關斷條件來說明。

三、控制量輸出接口第49頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月導通條件是指晶閘管從阻斷到導通所需的條件，這個條件是在晶閘管的陽極加上正向電壓，同時在控制極加上正向電壓。關斷條件是指晶閘管從導通到阻斷所需要的條件。晶閘管一旦導通，控制極對晶閘管就不起控制作用了。只有當流過晶閘管的電流小于保持晶閘管導通所需要的電流即維持電流時，晶閘管才關斷。三、控制量輸出接口第50頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)雙向晶閘管(TRIAC)

三、控制量輸出接口雙向晶閘管是雙向?qū)ǖ模鼜囊粋€方向過零進入反向阻斷狀態(tài)只是一個十分短暫的過程，當負載是感性負載時(如電樞)，由于電流滯后于電壓，有可能使電壓過零時電流仍存在，從而導致雙向晶閘管失控(不關斷)。為使雙向晶閘管正常工作，應在其兩主電極A1與A2間加RC電路。第51頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)門極可關斷晶閘管(GTO)內(nèi)部結構及表示符號如圖所示。當門極加上正控制信號時GTO導通，門極加上負控制信號時GTO截止。GTO是一種介于普通晶閘管和大功率晶體管之間的電力電子器件，它既像SCR那樣耐高壓、通過電流大、價格便宜，又像GTR那樣具有自關斷能力、工作頻率高、控制功率小、線路簡單、使用方便。三、控制量輸出接口第52頁，課件共57頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)光控晶閘管

是把光電藕