智能仪器的输出通道及接口技术

1、智能仪器第四章 智能仪器的输出通道及接口技术学习提纲1 输出通道概述2 模拟量输出及接口设计3 数字量输出及接口设计 1 输出通道概述l输出模拟量或数字量l特点：l小信号输出，大功率控制lD/A转换l输出通道距干扰源近，干扰大 2 模拟量输出及接口设计l模拟量输出通道结构l每个通道有独立DACl多通道共用DAC 2 模拟量输出及接口设计 2 模拟量输出及接口设计lDAC原理lDAC是一种译码电路，输入数字量D，输出模拟量A，转换关系： 其中， VR为参考模拟量；ai为i位的二进制码；n是位数。DVAR niiiRnnnnRaVaaaaVA1)1(122112)2222( 2 模拟量输出及接口设

2、计l内部结构 2 模拟量输出及接口设计lDAC技术参数*（朱欣华、赵茂泰、史健芳）l静态指标l分辨率：l当输入数字发生单位码变化时所对应的模拟输出的变化量，即LSB对应的模拟量，分辨率= 1/2N模拟输出满量程。 常用位数来表示，例：8位DAC的分辨率是8位。l精度（转换精度）l不考虑DAC的转换误差时，精度由分辨率决定l转换误差l增益误差：输出与输入特性曲线的斜率为DAC的转换增益，实际增益与理想增益之间的偏差l失调误差：数字输入全为0时，模拟量输出与理想值（零点）的偏差，也称为零点误差。l线性误差：实际输入输出特性曲线与理想直线的最大偏差 2 模拟量输出及接口设计l动态指标l建立时间：输入

3、的数字量变化后，输出模拟量进入与稳态值相差1/2LSB范围内所需的时间，决定了D/A转换的速度。l尖峰误差：输入数字量发生变化时，输出模拟量产生瞬间尖峰造成的误差。l尖峰持续时间很短，但幅值可能很大l造成原因：各开关在切换过程中延迟时间不一致l环境指标l温度系数：环境温度变化1引起输出模拟量变化的百分数。包括失调温度系数、增益温度系数等。 2 模拟量输出及接口设计lDAC分类l按输出形式分l电流输出lAD7520/7521l电压输出lAD7224、AD667l单极性输出和双极性输出l按位数来分l8位、10位、12位、14位、16位、18位l按通道来分l二路、四路、八路，串行 2 模拟量输出及接

4、口设计lDAC的典型应用l可编程电压源和电流源l程控放大器（P81）l波形发生器（P82） 2 模拟量输出及接口设计lMAX515及接口设计l内部结构l引脚说明 2 模拟量输出及接口设计l工作时序 2 模拟量输出及接口设计l接口设计 2 模拟量输出及接口设计l程序设计 MOV P1，#01H ;端口初始化状态 CLR P1.0 ;CS清零 MOV A, R1 ;取高8位数据 MOV R3，#8 ;R3作为计数器,初值=8LOOP: RLC A MOV P1.1，C ;数据位送出 SETB P1.2 ;输出CLK脉冲 CLR P1.2 DJNZ R3，LOOP ;循环8次 MOV A, R2 ;

5、取低2位数据 2 模拟量输出及接口设计 ANL A，#0C0H ;屏蔽无效位 MOV R3，#4 ;重置计数器为4LOOP1： RLC A MOV P1.1，C SETB P1.2 ;输出CLK脉冲 CLR P1.2 DJNZ R3，LOOP1 ;循环2次 SETB P1.0 ;CS上升沿，更新输出WAIT: SJMP WAIT END 3 数字量输出及接口设计l原理l发出“0”或“1”两种状态l控制发光二极管、光耦、继电器、开关动作l实现声光报警、阀门开闭、电机启停等l作用l电气隔离l光耦l驱动l三极管（9012、9013、8050、8550）l继电器 3 数字量输出及接口设计l光耦合器及接

6、口l发光器件和光敏器件组装在一起，构成电-光-电转换器件l内部结构 3 数字量输出及接口设计l输入特性：与晶体二极管的伏安特性基本一致，差异在于l正向管压降较大，0.91.1Vl反向击穿电压很小，仅6V 3 数字量输出及接口设计l输出特性：同光敏晶体管的伏安特性l也分为饱和区、线性区和截止区l但以发光二极管的注入电流If为参变量 3 数字量输出及接口设计l传输特性l光耦工作在线性区域时，输入电流If与输出电流Ic成线性对应关系，用传输比来表示：l反映了光耦的电信号传输能力，总小于1。%100fcII 3 数字量输出及接口设计l光耦接口设计l晶体管输出型 3 数字量输出及接口设计l晶闸管输出型

7、3 数字量输出及接口设计l继电器及接口l电磁继电器l结构及原理l电路符号 3 数字量输出及接口设计l接口电路l继电器动作时，对电源有一定干扰，需光耦进行电气隔离l直流电磁式继电器一般用功率接口集成电路（ SN75466、 74451、74LS245）或晶体管（9012、9013、8550）驱动。 3 数字量输出及接口设计l固态继电器（SSR）l利用电子技术实现控制回路与负载回路之间的电隔离和信号耦合，无任何可动部件或触头l特点：体积小、开关速度快、无机械开关和机械噪声、开关无电弧、耐冲击、抗有害气体、寿命长。l内部结构 3 数字量输出及接口设计l分类l直流型：开关元件为功率晶体管l交流型：开关元件为双向晶闸管和两支反向串联单向晶闸管l过零型l非过零型 3 数字量输出及接口设计lSSR输入端驱动方式l输入电流在510mA时通，小于1mA时断l输入电压在不小于3V时通，小于1V时断触点控制TTL驱动CMOS驱动 3 数字量输出及接口设计l接口设计单片机控制小功率交流电机 3 数字量输出及接口设计单片机控制大功率交流电机 3 数字量输出及接口设计l应用SSR注意事项l直流型SSR，当负载为感性时（直流电磁阀或电磁铁），应在负载两端并联二极管。二极管电流应等于工作电流，电压应大于工作电压的4倍。l大功率SSR应加瞬时过压保护，大功率SSR无RC吸收保护