有限拍无纹波的设计教材

1、计算机控制系统课程设计第一章 有限拍无纹波调节器的设计 计算机控制系统的设计，是指在给定系统性能指标的条件下，设计出数字调节 器，使系统达到要求的性能指标。本章介绍的离散化设计是在 Z 平面上设计的方法， 对象可以用离散模型表示或者用离散化模型表示的连续对象。 离散化设计比模拟设计 精确，所以，离散化设计有的也称为精确设计法。 离散化设计时也应该合理选择采样 周期，系统必须工作在线区。1.1 有限拍无纹波设计思路1.1.1 有限拍设计概述有限拍设计的要求是在系统在典型的输入作用下， 经过尽可能少的采样周期后系 统达到稳定。 并且，在采样点之间没有波纹。 有限拍无波纹设计其实是一种时间的最 优控

2、制。典型输入的 Z变换具有 R(z) A(z1)m 的形式；有限拍随动系统如图示， 图1-1(1 z 1)m中 D(z)是数字调节器模型，由计算机实现， H0(s) 是零阶保持器的传递函数。图 1-1 有限拍随动系统Y(Z)G(s) 是控制对象的传递函数， 零阶保持器和控制对象离散化以后， 成为广义对象 的 Z 传递函数 HG(z) ：HG(z)=ZH0(s)G(s)(1-1)有限拍随动系统的闭 Z 环传递函数 GcD(z)HG(z)(1-2)c 1 D(z)HG(z)有限拍随动系统的误差 Z 传递函数计算机控制系统课程设计Ge(z) E(z) 1 Gc (z)e R(z) c1=( 1-3

3、)1 D(z)HG(z)有限拍随动系统的调节器由( 1-2 )和( 1-3 )可得：D(z) Gc(z)(1-4 )Ge (z)HG(z)我们都清楚， 随动系统的调节时间也就是系统的误差 e(kT) 达到恒定值或趋于零 所需要的时间，根据 Z 变换的定义：E(z)e(kT)zk=e(0) e(T)z1 e(2T)z2 e(3T)z3 e(kT)z k (1-5)k0由式( 1-5 )就可知道 e( 0), e(T ), e(2T ), , e(kT ), 。有限拍系统就是要求系统在典型 的输入作用下，当kN时，e(kT)为恒定值或 e(kT )等于零。N为尽可能小的正整数。由式( 1-3 )得

4、A(z 1)E(z) Ge(z)R(z) Ge(z)1 m(1-6)(1 z 1)m 在特定的输入作用下，为了使( 1-6 )式中 E(z)是尽可能少的有限项，必须合 理地选择 Ge(z)。若选择 Ge(z)=(1 z 1)M F(z) M mF(z)是z 1 的有限多项式，不含有( 1- z 1 )因子。则可使 E(z)是有限多项式。 当选 M=m，且 F(z) =1 时，不仅可以使数字调节器简单，阶数比较低，而且还可以 使 E(z)的项数较少，因而调节时间 ts 较短，据此，对于不同的输入，可以选择不 同的误差 Z 传递函数。有限拍设计的方法、 过程及其结构虽然简单明了， 但是在设计的过程

5、中我们还是 要注意到以下问题：(1) 有限拍系统对输入形式的适应性差；(2) 有限拍系统对参数的变化很敏感；(3) 采样频率的上限受到饱和特性的限制；(4) 有限拍系统不能保证采样点之间的误差为零或恒值，系统存在纹波，纹波计算机控制系统课程设计对系统的工作是有害的。 故为保证采样点之间的误差为零或恒值，需进行有限拍无纹波的设计 。1.1.2 有限拍调节器的设计有限拍系统采用 Z 变换方法进行设计， 采样点上的误差为零， 不能保证采样点之 间误差值为零，有限拍系统的输出响应在采样点之间存在纹波。纹波不仅造成误差， 也能消耗功率， 消费能量， 而且造成机械摩损。 有限拍的设计要求是在系统的典型输

6、入作用下，经过尽可能少的采样周期以后，系统达到稳定。并且，在采样点之间没有 纹波。波动是零阶保持器的输入 e2 (kT )的波动造成的。 有限拍无纹波设计就是要求当 kN时， e2 (kT )保持恒值，或为零， N为某正数。由于 E2(z) D(z)E1(z) D(z)GeR(z)。若选定 D(z)Ge(z)是z 1的有限多项式， 那么，在确定的输入作用下，经过有限拍， e2 (kT )就能达到某恒定值，而且能保证系 统的输出没有纹波。由(1-4 )式，有限拍调节器 D(z)Gc(z) ，它跟系统的闭环 Z 传递函数 Gc (z)Ge(z)HG(z)c和输入型式与选择的 Ge (z) 有关，也

7、跟对象的特性 HG (z)有关。当对象特性 HG(z)中包含z r因子以及单位圆上( z=1 除外)和单位圆外的零点 时，有限拍调节器将可能无法实现。lz r (1 zi z 1)设HG(z)= n i 1n1(1 pi z )i1nzr (1 piz 1 )Gc (z)则 D(z) i 1 n(1-7 )Ge(z) (1 ziz 1)i1式中 zi是 HG(z)零点， pi是HG(z)极点由式( 1-7 )可见，若 D ( z)中存在 zr环节，则表示数字调节器应具有超前特性， 即在环节施加输入信号之前 r 个采样周期就应当由输出， 这样的超前环节是不可能实计算机控制系统课程设计现的。所以H

8、G ( z)分子中含有 z r因子时，必须使闭环 Z传递函数 Gc ( z)的分子中含有z r因子，以抵消 HG (z)中的z r因子，以免 D (z)中出现超前环节。l在式( 1-7 )中，若在 (1 ziz 1) 中，存在单位圆上( zi 1除外)和单位圆外 i1的 zi时，则D( z)将是发散不可实现的， 因此， D(z)中不允许包含 HG ( z)的这类零点， 从而保证了 D (z)的稳定性。当然， Gc ( z)的分子部分增加了这些 zi 1( zi 1除外) 的零点以外后，将使调节时间 ts 加长。由式( 1-4 )，有限拍系统的闭环传递函数 Gc(z) D(z)HG(z)Ge(z

9、) 。若对象特n性 HG(z)的极点 (1 piz 1) 中，存在单位圆上( pi 1除外)或单位圆外的极点时， i1为了保证系统的输出稳定， HG(z)的单位圆上( pi 1除外)或单位圆外的极点，用Ge(z) 的零点对消掉。有限拍系统采用 Z变换方法进行设计， 有限拍系统的输出响应在采样点之间存在 纹波。有限拍的设计要求是在系统的典型输入作用下， 经过尽可能少的采样周期以后， 系统达到稳定，并且在采样点之间没有纹波。1.1.3 采样频率的选择按照典型输入的有限拍系统，其调节时间 ts 为一个到几个采样周期 T。也就是说 调节时间 ts 跟有限拍系统的采样周期 T 有关，那么，当系统的采样频

10、率无限增加，也 就是采样周期无限缩短时， 系统地调节时间 ts 不是趋近于零了吗？事实上， 从能量的 角度来说，这是不可能的， 因为不可能提供无穷大的能量， 使系统在一瞬间从一种状 态进入到另一种状态。另外，由于采样频率 fs 的上限受到饱和特性的限制，不可能无限提高 fs。1.1.4 有限拍无纹波设计有限拍系统采用 Z 变换方法进行设计， 采样点上的误差为零， 不能保证采样点之 间误差值为零，有限拍系统的输出响应在采样点之间存在纹波。纹波不仅造成误差， 也能消耗功率， 消费能量， 而且造成机械摩损。 有限拍的设计要求是在系统的典型输 入作用下，经过尽可能少的采样周期以后，系统达到稳定。并且，

11、在采样点之间没有计算机控制系统课程设计纹波。1.2 对特定对象有限拍无纹波的设计步骤有限拍系统采用 Z 变换方法进行设计， 采样点上的误差为零， 不能保证采样点之 间误差值为零，有限拍系统的输出响应在采样点之间存在纹波。纹波不仅造成误差， 也能消耗功率， 消费能量， 而且造成机械摩损。 有限拍的设计要求是在系统的典型输 入作用下，经过尽可能少的采样周期以后，系统达到稳定。并且，在采样点之间没有 纹波。波动是零阶保持器的输入 e2 (kT )的波动造成的。 有限拍无纹波设计就是要求当 kN时， e2(kT)保持恒值，或为零， N为某正数。由于 E2(z) D(z)E1(z) D(z)GeR(z)

12、。若选定 D(z)Ge(z)是z 1的有限多项式， 那么，在确定的输入作用下，经过有限拍， e2 (kT )就能达到某恒定值，而且能保证系 统的输出没有纹波。有限拍无波纹随动系统如图 1-2 ，对象特性 G(S)=10/S(1+0.1S) 采用零阶保持器， 采样周期 T=0.1S,设计单位阶跃输入时有限拍无波纹调节器 D(Z)：图 1-2 有限拍随动系统广义对象的 Z 传递函数HG(z)Z (1 se TS)10s(0.1s 1)= 0.368 z 1(1 0.717z 1)(1 z 1)(1 0.368z 1)HG(z)具有 z-1因子，零点 z1=-0.717, 极点 p1=1, p 2=

13、0.368。Gc z z 1 1 0.717z 1 a0 a1z 11-7)选择 c 2 0 1Ge z 1 z 11 b0 b1z 1Gc(z) 中 z-1和 1+0.717z -1是由于 HG(z)中含有 z-1因子和零点 z=-0.717 ，Ge(z)中 (1-z -1) 2是由单位速度输入决定的。而 Gc(z) 中(a0+a1z-1)的项和 Ge(z) 中的(b 0+b1z-1 )项计算机控制系统课程设计是为了使 Ge(z) 和 Gc(z) 的阶次相同，且使式子 Gc(z)=1-G e(z) 成立。由式( 4-34 )可 得1 11 1 2 1z 1 1 0.717 z 1 a0 a1

14、z 1 1 1 z 1 b0 b1z 1解方程，可得a0=1.408 ，a1=-0.826 ， b0=1，b1=0.592单位速度输入时，有限拍无纹波调节器DzGc zGe z HG z113.826 1 0.5864z 1 1 0.368z 11 z 1 1 0.592z 1E2 z D z Ge z R z1 0.368z 11 1 11 z 1 1 0.592z 13.826 1 0.5864z 10.3826z 1 0.0174z 2 0.1z 3 0.1z 4由 Z 变换定义可得eeee2(0)=02(T)=0.38252(2T)=0.01742(3T)=e 2(4T)=e 2(5T

15、)= =0.1系统三拍以后，即k3，e2(kT)=0.1 ，所以系统的调节时间 t s=3T=0.3s，并且可保证系统的输出是无纹波的。 与有纹波有限拍系统一样， 按单位速度输入设计的有限拍无纹波系统，当输入为单位阶跃函数时，调节时间 t s=3T=0.3s，超调量 p相当大。 为了作出有限拍无纹波系统的输出相应， (包括采样点之间的输出值) ，可以用广义Z变换或扩展 Z变换求出 Y z,Ge z D z HG z, R z 然后求出相应的 y(t)图 4.13 表示有限拍无纹波系统的输出响应计算机控制系统课程设计由上述分析可以得出，为了消除纹波，系统的调节时间加长或者调节性能变坏。有限拍无纹

16、波设计， 仍然只是针对某种类型的输入信号。 当输入型式改变时， 系统的 动态性能通常变坏以上就是对某一特定对象进行计算机控制系统的离散化设计的结果， 并通过有限 拍无波纹调节器的设计思路和例题， 实现了有限拍的设计目的： 在系统的典型输入作 用下，经过尽可能少的采样周期以后， 系统达到稳定。 并且，在采样点之间没有纹波。计算机控制系统课程设计第二章计算机控制系统的模拟量输出通道原则性设计2.1 模拟量输出通道概述 在计算机控制系统中反映生产过程工作状况的信号既有模拟量， 也有数字量 （或 开关量）；计算机作用于生产过程的控制信号也是如此。对计算机来说，其输出必须 是数字信号。因而模拟量输出通道

17、所要完成的功能是： 把计算机输出的数字控制信号， 转换为模拟电压或电流信号， 作用在相应的模拟执行机构上， 从而实现被控对象的控 制。2.2 模拟量输出通道的组成与结构2.2.1 模拟量输出通道的组成 模拟量输出通道一般是由接口电路、数模转换器（ D/A ）和输出驱动（ V/I ）电路 构成，其核心是数模转换器，简称 D/A 或 DAC （Digital-to-Analog Converter ）。通常 也把模拟量输出通道简称为 D/A 通道。模拟量输出通道有两种结构形式，其一，是每个通道配置一个 D/A 转换器，如 图 2-21（ a）所示；其二，是通过多路模拟开关共用一个 D/A 转换器，

18、如图 2-21（ b） 所示。计算机控制系统课程设计图 2-21 模拟量输出通道的结构2.2.2 模拟量输出通道各组成部分的功能和作用由图 2-21 可知，模拟量输出通道各组成部分的功能和作用分述如下：（1）D/A 转换器是模拟量输出通道中的核心部件，也是必不可少的部件。有关D/A转换的原理及转换器芯片，我们将在下面介绍。D/A 转换器的分辨率是表示 D/A 转换精度的性能参数，与 D/A 转换器的字长直 接相关，它表示 D/A 转换器芯片接收的最小数字量（ 1LSB），所对应的输出模拟量。 如何根据模拟量输出通道的精度及整个系统的精度要求，来确定 D/A 转换器的字长， 我们将在下面进行讨论

19、。（2）零阶保持器D/A 转换器是按照采样周期 T 对控制器输出的数字量进行 D/A 转换的，但由于 D/A 转换器具有数据输入所存功能， 它能够在接收下一组数字量之前， 一直保持前一 组数字量不变，因而 D/A 转换器的输出模拟量，能够在一个采样周期内保持不变， 也就是说， D/A 转换器本身就具有零阶保持器的功能。零阶保持器作用的实质， 就是在两次输出模拟量之间进行插值， 插值的结果能够 使时间轴上的离散信号， 变为时间轴上的连续信号， 是由数字控制信号重构模拟控制 信号的重要步骤。（3）后置滤波器D/A 转换经零阶保持器输出的信号， 是时间轴上的连续信号， 但信号的幅度值与 数字信号量值

20、对应，只能有有限个可能的取值，不符合模拟信号的特征。因此，在模 拟量输出通道中，应设置后置滤波器，对 D/A 转换及零阶保持环节输出的信号，进 行滤波平滑处理， 以得到真正的模拟信号。 同样，后置滤波也是由数字控制信号重构计算机控制系统课程设计模拟控制信号的重要步骤。（4）多路模拟开关模拟量输出通道中， 多路模拟开关的作用与模拟量输入通道中多路模拟开关的作 用刚好相反，即根据程序的控制，把 D/A 转换输出的模拟量，按照要求送到特定回 路的模拟执行机构中， 完成对相应被控对象的控制。 由于 CD4051 芯片是可以双向工 作的，所以它也可以用在模拟量输出通道中。（5）接口控制电路模拟量输出通道

21、中，接口控制电路具有控制数字信号的输出、 D/A 转换的启停、 多路模拟开关的切换等功能。 有关模拟量输出通道接口控制电路的原理、 组成等内容， 我们将在后文进行讨论。（6）D/A 通道的隔离电路由于 D/A 通道的输出直接与被控对象连接，很容易引入干扰，必须采取相应的 措施，来抑制干扰对输出信号的影响。 通常可采用光电耦合器件， 使得模拟电路的两 部分之间只存在光信号的耦合，如图 2-22 所示。图 2-22D/A 通道的光电隔离示意图由图 2-22可见，D/A 转换器的输出电流信号， 经两级光电耦合器转换为输出电流 这样，既可以满足 D/A 转换的隔离要求，又实现了电压 /电流信号类型的变

22、换。在实 际应用中， 应选择线性性能好， 且参数相同的两只光电耦合器， 并始终让它们工作在 线性区域，以保证 D/A 转换具有良好的转换精度和线性度。当然，我们也可以把光电耦合器件加在系统总线与 D/A 转换器的数据、控制信 号的输入端之间，利用光电耦合器的开关特性，来实现数字信号的隔离。10计算机控制系统课程设计两种方法进行比较，模拟信号隔离法的优点， 是所需要的光电耦合器件数量较少， 成本低，缺点是调试困难，如果器件选择不合适，将会影响 D/A 转换的精度和线性 度；数字信号隔离法的优点是调试比较简单，不影响 D/A 转换的精度和线性度，缺 点是所需要的光电耦合器件数量较多，成本较高。2.

23、3 D/A 转换器的工作原理和性能指标数字计算机对模拟设备 （要求出入模拟量的设备） 进行控制， 用模拟量显示设备 （如指针式仪表）对参数进行显示， D/A 转换器（把数字量转换为模拟量的器件）是 不可缺少的。 D/A 转换器可简写作 DAC 。D/A 转换器的种类很多。就输入至 D/A 转 换器的数字量的位数分，有 8位，10位，12位，16位等。就输送至 D/A 转换器的数 码形成分，有二进制码和 BCD 码输入等 D/A 转换器。就传输数字量的方式分，有并 行的和串行的 D/A 转换器两类。就转换器速度而言，可分为权电阻型（电流输出型） 和 R-2R 电阻网络型 （电压输出型）。从 D/

24、A 转换器与单片机的接口的角度出发， D/A转换器又可分为有输入锁存器和没有锁存器两类。D/A 转换器芯片及 D/A 转换本节叙述 D/A 转换器的工作原理和性能指标，常用 器与微型机的接口等问题。2.3.1 D/A 转换器的工作原理2-2 所示。现以 4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理，如图图 2-31 R-2R 电阻网络图11计算机控制系统课程设计假设 D3、D2、D1、D0全为 1，则 BS3、BS2、BS1、BS0全部与“ 1”端相连。根 据电流定律，有：VREF2R23VREF24RI2I 3 22VREF24RI 2 21VREF24RI0I 1 20VREF24R由于开关

25、BS3 BS0 的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、D1、D0 控制的， 并不一定全是“ 1”。因此，可以得到通式：IOUT D3 I3 D2 I 2 D1 I1 D0 I 0IOUT (D3 23 D2 22 D1 21 D0 20 ) VR4EF 2R考虑到放大器反相端为虚地，故：IRfb I OUT选取 Rfb = R ，可以得到：VOUTIRFRf(D323D222D121D020)VRE4F对于 n 位 D/A 转换器，它的输出电压 VOUT与输入二进制数 B( Dn-1 D0) 的 关系式可写成：VOUT(Dn 12n 1Dn 22n 2D121D020)VRnEF由上述推导可

26、见， 输出电压除了与输入的二进制数有关， 还与运算放大器的反馈 电阻 Rfb 以及基准电压 VREF有关。2.3.2 D/A 转换器的性能指标D/A 转换器性能指标是衡量芯片质量的重要参数，也是选用 D/A 芯片型号的依 据。主要性能指标有：分辨率、转换精度、偏移量误差和稳定时间。(1) 分辨率分辨率是指 D/A 转换器能分辨的最小输出模拟增量，即当输入数字发生单位数12计算机控制系统课程设计码变化时所对应输出模拟量的变化量， 它取决于能转换的二进制位数， 数字量位数越 多，分辨率也就越高 。其分辨率与二进制位数 n 呈下列关系：分辨率 = 满刻度值 /（2n-1）=VREF / 2n（2）转

27、换精度转换精度是指转换后所得的实际值和理论值的接近程度。 它和分辨率是两个不同 的概念。例如，满量程时的理论输出值为 10V，实际输出值是在 9.99V10.01V 之间， 其转换精度为 10mV。对于分辨率很高的 D/A 转换器并不一定具有很高的精度。（3）偏移量误差偏移量误是指输入数字量时，输出模拟量对于零的偏移值。此误差可通过 D/A 转换器的外接 VREF 和电位器加以调整。（4）稳定时间稳定时间是描述 D/A 转换速度快慢的一个参数，指从输入数字量变化到输出模 拟量达到终值误差 1/2LSB 时所需的时间。显然，稳定时间越大，转换速度越低。对 于输出是电流的 D/A 转换器来说，稳定

28、时间是很快的，约几微秒，而输出是电压的 D/A 转换器，其稳定时间主要取决于运算放大器的响应时间。2.3.3 DAC0832 的工作方式DAC0832 有以下工作方式：1）直通方式。如果 DAC0832的两个 8位寄存器都处于直通状态 （输出跟随输入 变化），即为直通方式。这时由 DI7DI0 输入的数据可以直接进入 DAC 寄存器进行 D/A 转换。3）双缓冲方式。如果两个 8 位寄存器都处于受控方式，即为双缓存方式。在这 种方式下 CPU 分别控制两个缓冲寄存器的工作状态，数据输出要通过两步操作才能13计算机控制系统课程设计完成。例如，当 DAC0832 工作于双缓冲工作方式，它在 DAC

29、 寄存器输出前一个数 据的同时，可将下一个数据送入输入寄存器，能有效地提高转换速度。此外，两级缓 冲方式还能够在多个转换器分时进行 D/A 转换时，同时输出模拟电压，达到同步输 出的目的。这种方式多用于 2 路以上模拟输出，其中每一路都有独立的 D/A 转换装 置，并且要求同步输出转换结果的电路。2.3.4 DAC0832 管脚功能DI0DI7：数据输入线，其中 DI0 为最低有效位 LSB ，DI7 为 最高有效位 MSB。 CS：片选信号，输入线，低电平有效。WR：1 写信号 1，输入线，低电平有效。ILE：输入允许锁存信号，输入线，高电平有效当 ILE、和同时有效时， 8位输入寄存器端为

30、高电平 1 ，此时寄存器的输出端 Q 跟随输入端 D 的电平变化；反之，当端为低电平 0 时，原 D 端输入数据被锁存于 Q 端，在此期间 D端电平的变化不影响 Q端。XFER(Transfer Control Signal): 传送控制信号，输入线， 低电平有效。IOUT1：DAC电流输出端 1，一般作为运算放大器差动输入信号之一。IOUT2：DAC电流输出端 2，一般作为运算放大器另一个差动输入信号。Rfb：固化在芯片内的反馈电阻连接端，用于连接运算放大器的输出端。 VREF：基准电压源端，输入线， 10 VDC 10 VDC。VCC：工作电压源端，输入线， 5 VDC 15 VDC。当

31、WR2和 XFER同时有效时， 8 位 DAC寄存器端为高电平“ 1 ”，此时 DAC寄存器 的输出端 Q跟随输入端 D也就是输入寄存器 Q端的电平变化；反之，当端为低电平“0” 时，第一级 8位输入寄存器 Q端的状态则锁存到第二级 8位 DAC寄存器中，以便第三 级 8位 DAC转换器进行 D/A转换。一般情况下为了简化接口电路，可以把和直接接地，使第二级8位 DAC 寄存器的输入端到输出端直通， 只有第一级 8 位输入寄存器置成可选通、 可锁存的单缓冲输 入方式。 特殊情况下可采用双缓冲输入方式， 即把两个寄存器都分别接成受控方式。2.3.5 DAC0832 的单极性输出DAC0832 以

32、单缓冲方式与 8086CPU相连接的电路如图 2-53所示。由于 DAC0832 内部有 8 位数据输入寄存器，可以锁存 CPU 输出的数据，因此数据总线直接连接到14计算机控制系统课程设计DAC0832 的 DI7DI0 上。按单缓冲方式工作 ILE 接+5V,/WR2 接图 2-53 DAC0832 与 CPU的连接START： MOV DX ， 300HMOV AL ， 7FHOUT DX ， ALHLT15计算机控制系统课程设计2.3.6 DAC0832 的双极性输出上述方法只能实现单级性输出，即 VOUT 只可能或者为正或者为负。要实现 VOUT 可正可负的双性输出， 须在编码和电路

33、方面作些更改， 下面叙述三种方法， 不 同的方法采用不用的编码。1）编码编码是用一组规则来表示信息的方法。在双极性 A/D 和 D/A 转换中，可以采用 不同的编码。常用的编码有三种， 即符号数值码、 2 的补码和偏移二进制码。 表 8.3.1 列出了四位二进制数的这三种编码。（1）符号数值码在这种编码中最高位是符号位，对于正基准， 0 表示正， 1 表示负（以下只用正 基准）。其余三位表示数值的大小，与原码相同。（2）2 的补码这是人们很熟悉的一种编码。其最高位是符号位， 0 表示正， 1 表示负，其余三 位表示数值。若数不为负，与原码表示相同。若数小于 0，则符号位不动，其余各位 取反，然

34、后在最低位加 1。（3）偏移二进制码只要将 2 的补码的符号位取反，就得到偏移二进制码。图 2-54 DAC 双极性输出16计算机控制系统课程设计A1 和 A2 为运算放大器，A 点为虚地，故可得：I1 I 2 I 3 0VREFVREFI1 2RVOUT 2VOUT 1B 256VOUT122R解上述方程可得双极性输出表达式：VOUT2 (B 28 1) VREF28 1或VOUT2VREF 2B8-1 1图中运放 A2 的作用是将运放 A1 的单向输出变为双向输出。 当输入数字量小于80 H即 128时，输出模拟电压为负；当输入数字量大于 80 H即 128时，输出模拟电 压为正。其它 n

35、位 D/A转换器的输出电路与 DAC0832相 同，计算表达式中只要把 28-1 改为 2n-1 即可本章介绍了模拟量输出通道的结构组成， 讨论了其核心部件 D/A 转换器的工作 原理、功能特性，重点分析了 8位 D/A转换器 DAC0832与 12位 D/A转换器 DAC1210 的原理组成及其与 PC总线的接口电路，以及适用于现场各种驱动装置的电压、电流 与自动/ 手动控制输出电路，并说明输入输出模板的通用性及 D/A 转换模板的结构框 图。2.4 D/A 转换器接口及接口输出驱动2.4.1 D/A 转换器接口为使 CPU能向 D/A 转换器传送数据， 必须在两者之间设置接口电路。 接口电路的 功能是接收 CPU数据线的数据、接口地址译码、产生片选信号或写信号。如果 D/A 芯片内部无输入寄存器，则要外加寄存器。8位 D/A转换器 DAC0832与 8位 CPU的接口电路采用单级输入工作方式， 使 8位 DAC寄存器总是处于接通状态。D/A 转换器位数的选择取决于系统输出精度， 通常要比执行机构精度要求的最低 分辨率高一位；另外还与使用对象有关，一般工业控制用 812 位，实验室用 1416 位。2.4.2 D/A 转换器接口输出驱动D/A 转换器输出电路部分分为电流输出和电压输出两种。