第二章模拟量输入输出通道接口技术2012

第2章模拟量输入输出通道接口技术

◆模拟量输入（AI）通道：把从控制对象检测得到的时间连续模拟信号（如温度,压力,流量,液位等）(1-10V,4-20mA)变换成二进制的数字信号，然后经接口送入到计算机(检测通道)◆模拟量输出（AO）通道：把从计算机输出的数字信号通过接口由它变换成相应的模拟量信号输出给控制对象(控制通道,连续调节阀)

模拟量输入通道的组成

2.1.2多路开关8通道多路开关CD4051采样定理采样过程：用采样开关将模拟信号按一定时间间隔抽样成离散模拟信号的过程。2．量化过程

量化过程：是用一组数码(如二进制码)来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字信号。

fmax：转换信号的最大值；fmin：转换信号的最小值；i：转换后二进制数的位数。

量化单位为：足够的采样率下的采样结果

过低采样率下的采样结果

香农（Shannon）采样定量：若信号的最高频率为fmax，只要采样频率f

≥2fmax，采样信号就能唯一复现原信号。采样保持器采样保持器构成－－输入输出缓冲放大器A1、A2和采样开关S、保持电容CH。工作过程－采样期间，开关S闭合，输入电压VIN通过A1对CH快速充电，输出电压VOUT跟随VIN变化；保持期间，开关S断开，由于A2的输入阻抗很高，理想情况下电容CH将保持电压VC不变，因而输出电压VOUT=VC也保持恒定。LF398典型应用连接图模拟量输入通道逐次逼近式A/D转换器逻辑框图8位A／D转换器芯片ADc080912位A／D转换器芯片AD574A20VINMSBAGND逐位逼近寄存器(SAR)8711115VDD272625242322212019181716三态输出锁存缓冲器D7D6D5D4D3D2D1D0D11D10D9D82345620控制逻辑CS12/8A0R/CSTSECD/A转换器

AD565A10V基准电源10VINREFINREFOUTBIPOFVEEVCCDGND101213149LSB时钟电路比较器+-10K5K5K8031和AD574的接口注意事项:在选择和使用A／D转换器芯片时，除满足转换速度和分辨率要求之外，要注意A／D转换器的连接特性，有以下几点：（1）A／D转换器芯片的转换启动信号是用电位启动还是脉冲沿启动。(2）A／D转换器芯片内是否带有三态门输出锁存器来输出数字量。（3）输出数字量的形式，是二进制还是BCD码。

注意事项:（4）A／D转换结束的信号处理方法(5）A／D转换器参考电平的连接（6）A／D转换器时钟的连接。

（7）接地问题2.2模拟量输出通道参考电源模拟转换数字开关控制数字接口放大器D0……...DnD/A转换器原理框图电阻解码网络权电阻解码网络若：R0=RR1=R/2R2=R/4R3=R/8…………R7=R/128从而:I0=Vref/RI1=2Vref/RI2=4Vref/RI3=8Vref/R…………I7=128Vref/R+IIoutR0R1R2R3R4R5R6R7开关控制电路加法器电路D7D6D5D4D3D2D1D0VrefDAC0832DAC0832结构框图DAC0832的三种工作方式DAC0832的三种工作方式DAC0832的三种工作方式

振幅分辨率时间02010012014040608010.008.757.506.255.003.752.501.250111110100011010001000分辨率：Resolution采样数据最低位所代表的模拟量的值用户关心的最小可测电压值举例：假如10V的输入信号用12位数据来表示，则最小可分辨的电压为10/212=0.224mV数字量输入模拟量输出

理想特性实际

线性误差线性误差(Linearity)--实际转换曲线和理想转换曲线之间的最大误差。转换速度(ConversionRate)完成