第五章 过程输入输出通道技术汇总

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第5章 输入输出系统.

第5章  输入输出系统.


INTA1


01
IM 0
01
IR 0
INTR0
CPU
INTA 设备G
设备H
设备I
0

(5) 中断控制器集成芯片的优先排队(Intel 8259A)
INT
INTA
D0--D 7
A0 RD WR CS
CAS 0 CAS 1 CAS 2 SP/EN
数据缓冲
读/写 逻辑
级联缓冲 与比较器
中 优中 断 先断 服 级请 务 分求 寄 析寄 存 电存 器 路器
2 向量中断
3 (1) 有关的概念
4 . 中断向量
5
所有中断服务程序的入口地址和状态字在一起,称做
中断向量。
. 中断向量表
所有中断服务程序的入口地址(或包括服务程序的状态字) 组织成一维表,存放在一段连续的存储区。该存储区叫中断 向量表。
. 向量地址
存放某中断源的中断服务程序入口地址的单元地址叫向量 地址。
二、总线操作时序
1、同步控制方式
总线周期
时钟
T1
T2
T3
T4
地址
读命令
数据
(总线的同步控制方式)
2、异步控制方式
地址 MREQ
RD MSYN 数据 SSYN
主,请求 从,回答
主,请求 从,回答
主,请求 从,回答
不互锁 半互锁 全互锁
三、总线的仲裁
1、集中式仲裁 链式查询仲裁 计数器定时查询仲裁 独立请求仲裁
中断屏蔽寄存器
IREQ 0 IREQ 1
IREQ 2 IREQ 3 IREQ 4 IREQ 5
IREQ 6 IREQ 7

计算机控制技术及其应用(丁建强任晓卢亚萍)课后规范标准答案

计算机控制技术及其应用(丁建强任晓卢亚萍)课后规范标准答案

第1章概述.................................................................................................................................... 1-2第2章计算机控制系统的理论基础.......................................................................................... 2-1第3章数字控制器的设计与实现.............................................................................................. 3-1第4章控制系统中的计算机及其接口技术.............................................................................. 4-1第5章计算机控制系统中的过程通道...................................................................................... 5-1第6章控制系统的可靠性与抗干扰技术.................................................................................. 6-1第7章控制系统的组态软件....................................................................................................... 7-1第8章DCS集散控制系统.......................................................................................................... 8-1第9章计算机控制系统的解决方案.......................................................................................... 9-1第10章计算机控制技术在简单过程控制中的应用............................................................ 10-1第11章计算机控制技术在流程工业自动化中的应用 ....................................................... 11-1第1章概述1.什么是自动控制、控制系统、自动化和控制论?[指导信息]:参见1.1自动控制的基本概念。

第5章 过程通道

第5章 过程通道

过程输入输出通道示意图
过程输入输出通道与CPU CPU交换的信息类型 三 过程输入输出通道与CPU交换的信息类型
过程输入输出通道与CPU交换的信息类型有三种: 过程输入输出通道与CPU交换的信息类型有三种: CPU交换的信息类型有三种 数据信息: 1.数据信息:反映生产现场的参数及状态的信 它包括数字量、开关量和模拟量。 息,它包括数字量、开关量和模拟量。 2.状态信息:又叫协议信息,如应答信息、握手信 状态信息:又叫协议信息,如应答信息、 它反映过程通道的状态,如准备就绪信号。 息,它反映过程通道的状态,如准备就绪信号。 3.控制信息:用来控制过程通道的启动和停止等 控制信息: 信息,如三态门的打开和关闭、 信息,如三态门的打开和关闭、触发器的启动 等。 注意: 在过程输入输出通道中, 必须设置一个与CPU CPU联 注意 : 在过程输入输出通道中 , 必须设置一个与 CPU 联 系的接口电路,传送数据信息、状态信息和控制信息。 系的接口电路,传送数据信息、状态信息和控制信息。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、采用保持器 2.1 概述 问题: 问题: 转换时, 模拟信号进行 A/D 转换时,从启动转换到 转换结束输出数字量,需要一定的转换时间, 转换结束输出数字量,需要一定的转换时间, 当输入信号频率较高时, 当输入信号频率较高时,会造成很大的转换 误差。 误差。
解决方法: 采用一种器件,在A/D转换时保持住输入 解决方法: 采用一种器件, 信号电平, 信号电平,在A/D转换结束后跟踪输入信 号的变化。 号的变化。 这种功能的器件就是采样/保持器。 这种功能的器件就是采样/保持器。
第五章 过程输入输出通道
第1节 过程通道的概念
一 过程通道的概念
计算机 r 给定值 控制器 D/A

p第5章输入输出系统精品PPT课件

p第5章输入输出系统精品PPT课件

使多台I/O设备分时占用总线。
CPU 和 I/O设备 并行 工作
中断方式 DMA 方式
5
5.1 概 述
一、输入输出系统的发展概况
3. 具有通道结构的阶段
DMA存在的问题: 都配置DMA接口,增加硬件成本,控制复杂 CPU对众多的DMA的接口进行管理,影响CPU 的工作效率。
通道方式。通道是一个从属于CPU的专用处理机。 依据CPU的I/O指令进行启动、停止或改变工作 状态。 有专用的通道指令,能独立执行用通道指令编 写的输入输出程序。
反映设备状态:
完成触发器D 工作触发器 B 中断请求触发器 INTR 屏蔽触发器 MASK
D=0,B=0 暂停 D=1,B=0准备就绪 D=0,B=1正准备
传送命令: 当SEL 有效时,命令寄存 器接受I/O指令的 命令码
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三、接口类型
1. 按数据 传送方式 分类
并行接口
Intel 8255
串行接口
程序 查询 方式
CPU 执行 现行程序
启动I/O
CPU查询等待并传输I/O数据 I/O 准备及传送
CPU 执行 现行程序
程序 中断 方式
CPU 执行现行程序 指令执行周期结束
启动I/O
中断请求
I/O准备
一个存取周期
间 断 CPU 执行现行程序
I/O准备 CPU 处理中断服务程序 实现 I/O 与主机之间的传送
(1) 串行 (2) 并行
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4. 联络方式
联络:I/O设备与主机之间互相了解彼 此当时所处的状态。
(1) 立即响应 慢速设备,I/O指令一到立即响应,无需特殊
联系信号。
(2) 异步工作采用应答信号 I/O设备与主机工作速度不匹

输入输出接口与过程通道

输入输出接口与过程通道

中南大学信息科学与工程学院
(1)小功率直流驱动电路(可驱动继电器、低压电磁阀或
发光二极 管
中南大学信息科学与工程学院
光敏三极 管
(6)应用实例 小功率输入调理电路:如图所示。
RS触发器消除开关两次反跳
积分电路去抖
中南大学信息科学与工程学院
返回
大功率输入调理电路:如图所示 。
采用光电隔离
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2.2.3 数字量输出通道
1、数字量输出通道的结构 如图所示,主要由输出锁存器、输出驱动电路、 输出口地址译码电路等组成。
过程通道是在计算机和生产过程之间设置 的信息传送和转换的连接通道,它分为模拟量输 入/输出通道(AI/AO),数字量(或开关量)输 入/输出通道(DI/DO)。
过程通道中包含有输入输出接口。
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通常输入通道又称为检测通道,输出通道又称 为控制通道。 生产过程的各种参数通过模拟量输入通道或数 字量输入通道送到计算机; 计算机经过计算和处理所得的结果通过模拟量 输出通道或数字量输出通道送到生产过程,从而实 现对生产过程的控制。 输入输出接口和过程通道是计算机控制系统的 重要组成部分。
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3、数字量输出接口—锁存器 用74LS273作为8位输出锁存口,对状态输出信 号进行锁存。保持到下次给出新的状态输出信号。
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原理:经过端口地址译 码,得到片选信号CS,当执 行OUT指令周期时,产生 IOW信号。由于PC总线工业 控制机的I/O端口写总线周期 时序关系中,总线数据D0~D7 比IOW下降沿稍晚,因此可 利用IOW的后沿产生的上升 沿锁存数据。 实现:可用下列指令完成8位开关量的输出控制。 MOV AL, DATA MOV DX, port OUT DX, AL

输入输出接口技术和输入输出通道71页PPT

输入输出接口技术和输入输出通道71页PPT

16、业余生活要有意义,不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰,也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人,而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着,就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书,莫被书掌握;要为生而读,莫为读而生。——布尔沃
END
ห้องสมุดไป่ตู้
33、如果惧怕前面跌宕的山岩,生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ,睁大 眼睛, 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ,心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的,也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ,也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
输入输出接口技术和输入输 出通道
31、别人笑我太疯癫,我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣,抱怨者 的牢骚 ,这是 羊群中 的瘟疫 ,我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望, 辛勤耕 耘,忍 受苦楚 。我一 试再试 ,争取 每天的 成功, 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ,我继 续拼搏 。

APQP五大阶段输入输出

APQP五大阶段输入输出

APQP五大阶段输入输出第一章计划和确定项目输入·顾客的呼声(顾客要求)——市场研究——保修记录和质量信息——小组经验·业务计划/营销战略(经营计划/销售计划)·产品/过程基准数据(产品/工艺主要技术参数)·产品/过程设想(产品/工艺构思、概念设计)·产品可靠性研究(产品主要功、性能确定)·顾客输入(顾客的总要求)输出(作为第二章的输入)·设计目标·可靠性和质量目标·初始材料清单·初始过程流程图·产品和过程特殊特性的初始清单·产品保证计划·管理者支持第二章产品设计和开发输入(源于第一章的输出)·设计目标;·可靠性和质量目标;·初始材料清单;·初始过程流程图;·产品和过程特殊特性的初始清单;·产品保证计划;·管理者支持。

设计责任部门的输出(作为第三章的输入)·设计失效模式和后果分析(DFMEA);·可制造性和装配设计;·设计验证;·设计评审;·制造样件控制计划;·工程图样(包括数学数据);·工程规范;·材料规范;·图样和规范更改。

第三章过程设计与开发输入(源于第二章中的输出)·设计失效模式及后果分析(DFMEA);·可制造性和装配设计;·设计评审;·样件制造控制计划;·工程图样(包括数学数据);·工程规范;·材料规范;·图样和规范的更改;·新设备、工装和设施要求;·产品和过程特殊特性;·量具/试验设备要求;·小组可行性承诺和管理者支持。

输出(作为第四章的输入)·包装标准;·产品/过程质量体系评审;·过程流程图;·车间平面布置图;·特性矩阵图;·过程失效模式及后果分析(PFMEA);·试生产控制计划;·过程指导书;·测量系统分析计划;·初始过程能力研究计划;·包装规范;·管理者支持。

输入输出接口与过程通道

输入输出接口与过程通道

D/A
V/I
D/A
V/I
图2.18
多D/A结构
特点:1、一路输出通道使用一个D/A转换器
2、 D/A转换器芯片内部一般都带有数据锁存器
3、 D/A转换器具有数字信号转换模拟信号、信号保持作用
4、 结构简单,转换速度快,工作可靠,精度较高、通道独立
5、 缺点是所需D/A转换器芯片较多
通道 1 通道 n
量电压或电流信号,去驱动相应的执行器,从而达到控制的目的; ❖ 模拟量输出通道(称为D/A通道或AO通道)构成--一般是由接口电路
、数/模转换器(简称D/A或DAC)和电压/电流变换器等; ❖ 模拟量输出通道基本构成--多D/A结构(图2.18)和共享D/A结构(
图2.19)
PC 总 线
接 口 电 路
中断服务子程序:
ORG 0003H
AJMP RDDAT
RDDAT:MOVX A,@DRTR
;读转换结果
MOVX @R0,A ;存数到缓冲区
INC R0 ;修改缓冲区指针
INC R1 ;修改通道号(通道号加1)
REP: MOV A,R1
CJNE A,#08H,REP1
;完成8通道采样吗?
MOV R1,#00H
常用的集成采样保持器有LF198/298/398等, LF398它有8个引脚,2脚接1 k 电阻,用于调节漂移电压,7脚和8脚是两个控制端,控制开关的关断。7脚 接参考电压,8脚接控制信号。参考电压应根据控制信号的电平来选择。
LF398的采样保持控制引脚8:
高电平1,采样
低电平0,保持
CH为保持电容,将其减小
逻辑结构图如下图所示。
START:启动转换命令输入端, OE:输出使能端,高电平有效。A、B、C地址 输入线,用于选通8路模拟输入中的一路进入A/D转换。ALE:地址锁存允许信 号。EOC:转换结束信号输出。CLOCK时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于 640 kHz。REF(+)与REF(-):基准电压。

过程输入输出通道技术PPT教案

过程输入输出通道技术PPT教案

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(5) 键输入软件处理: 当有键按下时,单片机应能够完 成该按键所设定的功能。一般键盘管理程序是整个应用程序 的核心。 8031的散转指令JMP @A+DPTR可看成是键输入信息 的软件接口。 图2-19是单片机键输入处理流程图。
键盘通过接口与CPU连接,CPU采用查询或中断方式检查 有 无 键 按 下 , 再 将 该 键 号 送 A , 然 后 通 过 散 转 指 令 JMP @A+DPTR转入执行该键功能的处理程序入口, 最后又返回到 键盘管理程序的入口。
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2.2 模拟量输入通道AI
• 组成
• 模拟量输入通道一般由I/V变换,多路转换器,采样保持器、A/D转换器、I/O接口 及控制逻辑组成。
过 程 参 数
信号 多

调理





I/V

变换 器
采 样 保 持 器
A/D I/O







主 机
控制逻辑 模拟量输入通道
• 注意:工业中用热敏电阻测量温度,当测量电路 离控制柜很远时,热敏电阻与调理电路之间连接 宜采用三线制,而不是两线制
• 接法。因采用两线制,由
• 于导线电阻存在,容易产
• 生误差。热敏电阻与调理
• 电路之间三线制接法如图
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两线制:仪表到控制柜或者计算机只有两根线
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• 二、I/V变换 • 1、无源I/V变换 • 无源I/V变换如图所示: • R2为精密电阻

第5章-输出通道技术

第5章-输出通道技术
断电延时型继电器在获得输入信号后,执行部 分立即输出信号,输入信号消失后,需延时时 间t才能恢复到动作前状态。
5.3.3热(温度)继电器
热继电器是一种通过 电流间接反映被控电 器发热状态的防护器 件。
热继电器中双金属片 的加热方式有三种: 间接加热、直接ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ热 和复合加热。
图5.6 热继电器的工作原理
操作摘要 上电:等待 TPUD 后可以工作 从指定地址放音,后须 PLAY 继续 从当前地址开始放音 从指定地址录音,后须 REC 继续 从当前地址开始录音 从指定地址快进,后须 MC 继续 执行快进 停止当前操作 停止当前操作并掉电 读状态:OVF 和 EOM
5.6.4 基于PC的ISD语音开发装置简介
上拉电阻提高正 向驱动能力
图5.3 两种不同驱动电路的连接图
正向输出驱动反向 器进行反向驱动光

5.2.2反向驱动(输出为OC门)
内置续流二极管,其K 端接电源
图5.4 MC1413/16引脚原理图
§5.3 继电器输出驱动技术
主要内容
5.3.1电流和电压及电器 5.3.2时间继电器 5.3.3热(温度)继电器 5.3.4固态继电器 5.3.5晶闸管 5.3.6继电器选用及驱动电路设计
静态LED显示
各位数码管独 立驱动(实时 显示),占用I/O 口线多,一个 数码管需要一 个8位的并口。
图5.18 LED静态驱动电路示意图
5.4.1 LED数码管定义及扫描方式
◆动态LED显示
图5.19 LED动态扫描电路示意图
5.4.2 LED显示器驱动实例
Intel 8255扩展的LED接口电路
5.3.5晶闸管
单向晶闸管
加上Vak不通 有了Vga才 会通 无Vga有Vak不断 无 Vak才断
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第五章过程通道在计算机控制系统中,为了实现对生产过程的控制,要将对象的控制参数及运行状态按规定的方式送入计算机,计算机经过计算、处理后,将结果以数字量的形式输出,此时需将数字量变换为适合生产过程控制的量,因此在计算机和生产过程之间,必须设置完成信息的传递和变换装置,这个装置称为过程输入输出通道,也叫I/O通道。

5.1过程输入输出通道概述过程输入输出通道由模拟量输入输出通道和开关量输入输出通道组成。

过程输入输出通道在微型计算机和工业生产过程之间起着信号传递与变换的纽带作用。

5.1.1 模拟量输入通道的一般结构过程参数由传感元件和变送器测量并转换为电压(或电流)形式后送至多路开关;在微机的控制下,由多路开关将各个过程参数依次地切换到后级,进行放大、采样和A/D转换,实现过程参数的巡回检测。

5.1.2 模拟量输出通道的基本结构多D/A结构的模拟量输出通道中的D/A转换器除承担数字信号到模拟信号转换的任务外,还兼有信号保持作用,即把微机在t=kT 时刻对执行机构的控制作用维持到下一个输出时刻t=(k+1)T。

这是一种数字保持方式,送给D/A转换器的数字信号不变,其模拟输出信号便保持不变。

共享D/A结构的模拟量输出通道中的D/A转换器只起数字信号到模拟信号的转换作用,信号保持功能靠采样保持器完成。

这是一种模拟保持方式,微机对通路i(i=1,2,...,n)的控制信号被D/A转换器转换为模拟形式后,由采样保持器将其记忆下来,并保持到下一次控制信号的到来。

多D/A形式输出速度快、工作可靠、精度高,是工业控制领域普遍采用的形式。

5.1.3 开关量(数字量)输入通道的基本结构开关量输入通道又称为数字量输入通道,该通道的任务是把被控对象的开关状态信号(或数字信号)送给计算机、或把双值逻辑的开关量变换为计算机能够接收的数字量送给计算机,简称DI通道。

典型的开关量输入通道通常由以下几部分组成:1.信号变换器:将生产过程的非电量开关量转换为电压或电流的双值逻辑值。

2.整形变换电路:将混有毛刺之类干扰的输入双值逻辑信号或其信号前后沿不符合要求的输入信号整形为接近理想状态的方波或矩形波,然后再根据系统要求变换为相应形状的脉冲信号。

3.电平变换电路:将输入的双值逻辑电平转换为与CPU兼容的逻辑电平。

4.总线缓冲器:暂存数字量信息并实现与CPU数据总线的连接。

5.接口逻辑电路:协调各通道的同步工作,向CPU传递状态信息并控制开关量的输入、输出。

5.1.4 开关量(数字量)输出通道的基本结构开关量(数字量)输出通道的任务是把计算机输出的数字信号(或开关信号)传送给开关型的执行机构(如继电器或指示灯等),控制它们的通、断或亮、灭,简称DO通道。

其典型结构中锁存输出的主要作用是锁存CPU输出的数据或控制信号,供外部设备使用;隔离部件的作用是为防止干扰;功放的作用则是为把计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过程进行控制的驱动信号。

下面分别展开说明四种过程通道的组成及应用。

5.2 模拟量输入通道5.2.1 模拟量输入通道中的信号变换模拟信号到数字信号的转换包含信号的采样和量化两个过程。

1.信号的采样信号的采样过程如图2.24所示。

执行采样动作的是采样器(采样开关)K,K每隔一个时间间隔T闭合一个时间τ。

T称为采样周期,τ称为采样宽度。

时间和幅值上均连续的模拟信号y(t)通过采样器后,被变换为时间上离散的采样信号y*(t)。

模拟信号到采样信号的变换过程称为采样过程或离散过程。

2.信号的量化采样信号在时间轴上是离散的,但在函数轴上仍然是连续的,因为连续信号y(t)幅值上的变化,也反映在采样信号y*(t)上。

所以,采样信号仍不能进入微机。

微机只能接受在时间上离散、幅值上变化也不连续的数字信号。

将采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程,执行量化动作的装置是A/D转换器。

字长为n的A/D转换器把y min~y max 范围内变化的采样信号,变换为数字0~2n-1,其最低有效位(LSB)所对应的模拟量q称为量化单位。

5.2.2模拟量输入通道的一般结构形式1.单路模拟量输入通道结构结构如如图5-1所示(见教材P105)。

图5-1单路模拟量输入通道结构2.多路模拟量输入通道结构结构如如图5-2所示(见教材P105)。

图5-2 多路路模拟量输入通道结构3.各个环节的作用●传感器,把工业现场非电量信号转换为电量信号。

●变送器,将传感器的信号进行转换、放大等。

●信号调理电路,对传感器或变送器传过来的信号进行适当的处理,包括信号放大、滤波、限幅、线性化、温度补偿、隔离等方面。

●多路开关,主要作用是多选一,即按要求切换多路模拟信号,确保要求的某一路模拟量信号引入A/D转换器。

常用的芯片有:CD4051(双向8路)、CD4052(单向差动4路)、AD7501(单向8路)、AD7506(单向16路)等。

●可编程需放大器,主要作用是对信号进行放大,而且每一路信号具有独立的放大倍数,放大倍数由计算机程序设定。

其意义在于如果现场传送过来的信号参差不齐,有的是0~1V,有的是0~5V,没有必要为每一路信号均设置单独的放大电路,只要再多路开关之后采用可编程序放大器即可。

●采样保持器,其功能是在采样时,输出跟随输入信号的变化而变化,在保持状态时,可以保持输出信号不变。

常用的芯片有:LF398。

●A/D转换器,将模拟量信号转换为数字量信号。

●光电隔离,是一种电气隔离,防止外部高压电源、干扰等烧毁CPU,如外部接线错误等。

采用观点隔离后,A/D转换芯片的参考电源就不能使用系统内部的电源,此时可以采用外部电源作为参考电源,为了简化接线并提高参考电源的精度(参考电源的精度决定了A/D转换的精度),通常采用DC-DC电源对系统内部电源进行转换和隔离。

●A/D芯片与CPU之间的接口,包括地址线、数据线、控制线等。

5.2.3模拟量输入通道中常用的器件及电路1.多路开关多路开关在模拟量输入通道中的作用是实现n选一操作,即利用多路开关将n路输入依次地(或随机地)切换到后级。

切换过程是在CPU 控制下完成的(也可以用其它控制逻辑实现)。

微机控制系统中多采用集成电路多路开关,图5-3是常用的集成多路开关CD4051的结构原理。

真值表和引脚图见教材P106页。

其它常用集成多路开关有AD7501(8通道)、AD7506(16通道)等。

选择多路开关的主要因素有:通道数、通道切换时间、导通电阻、通道间的串扰误差等。

这些参数可以从集成电路手册上查到。

图5-3 CD4051的结构原理注意:●CD4051的使能端INH是低电平有效,AD7506的使能端EN是高电平有效●CD4051是双向8路,AD7506是单向16路选一多路开关●可利用4片CD4051或者两片AD7506扩展32路多路开关,具体扩展方法见教材P107页2.采样保持器A/D转换过程(即采样信号量化过程)需要时间,这个时间称为A/D转换时间。

在A/D转换期间,如果输入信号变化较大,就会引起转换误差。

所以,一般情况下采样信号都不直接送至A/D转换器转换,还需加保持器作信号保持。

保持器把t=kT时刻的采样值保持到A/D 转换结束。

T为采样周期,k=0,1,2,采样保持器的基本组成电路如图5-4(a)所示,由输入输出缓冲器A1、A2和采样开关K、保持电容C H等组成。

采样时,K闭合,V IN通过A1对C H快速充电,V OUT跟随V IN;保持期间,K 断开,由于A2 的输入阻抗很高,理想情况下V OUT = V C 保持不变。

采样保持器一旦进入保持期,便应立即启动A/D转换器,保证A/D转换期间输入恒定。

采样保持器的工作波形见图5-4(b)。

(a) 原理电路(b) 工作波形常用的集成采样保持器有LF198/298/398、AD582等,其原理结构如图5-5(a)、(b)所示。

采用TTL逻辑电平控制采样和保持。

LF198的采样控制电平为“1”,保持电平为“0”,AD582相反。

OFFSET用于零位调整。

保持电容C H通常是外接的,其取值与采样频率和精度有关,常选510~1000pF。

减小C H可提高采样频率,但会降低精度。

一般选用聚苯乙稀、聚四氟乙稀等高质量电容器作C H。

选择采样保持器的主要因素有,获取时间、电压下降率等。

LF198的C H取为0.01μF时,信号达到0.01%精度所需的获取时间(采样时间)为25μs ,保持期间的输出电压下降率为每秒3μV。

若A/D转换器的转换时间为100μs,转换期间保持器输出电压下降约300μV 。

当被测信号变化缓慢时,若A/D转换器转换时间足够短,可以不加采样保持器。

图5-5 集成采样保持器的原理结构(a)AD582 (b)LF198/298/398LF398的典型接线方法如教材P109图5-10所示。

5.3 A/D转换器5.3.1 主要技术指标A/D转换器是将模拟量转换为数字量的器件,这个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量,但在一般情况下,模拟量是指电压而言的。

A/D转换器常用以下几项技术指标来评价其质量水平。

⑴分辨率分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的技术指标。

分辨率通常用数字量的位数n(字长)来表示,如8位、12位、16位等。

分辨率为n位,表示它能对满量程输入的1/2n的增量作出反映,即数字量的最低有效位(LSB)对应于满量程输入的1/2n。

若n=8,满量程输入为5.12V,则LSB对应于模拟电压5.12V/28=20mV。

⑵转换时间转换时间是指A/D转换器完成一次模拟到数字转换所需要的时间。

⑶线性误差线性误差是指A/D转换器的理想转换特性(量化特性)应该是线性的,但实际转换特性并非如此。

在满量程输入范围内,偏移理想转换特性的最大误差定义为线性误差。

线性误差通常用LSB的分数表示,如1/2 LSB或±1 LSB。

(4)量程:A/D转换器能转换的模拟电压的范围。

(5)精度:分为绝对精度和相对精度。

常用数字量的位数作为度量绝对精度的单位,绝对精度:常用数字量的位数作为度量绝对精度的单位相对精度:绝对精度与满量程的百分比注意:精度和分辨率是两个不同的概念。

精度为转换后所得结果相对实际值的准确度。

而分辨率指的是对转换结果发生影响的最小输入量。

(6)输出逻辑电平:输出数据的电平形式和数据输出方式(如三态逻辑和数据是否锁存)。

(7)工作温度范围:A/D转换器在规定精度内允许的工作温度范围。

(8)对基准电源的要求:基准电源精度对A/D转换器精度有重大影响。

5.3.2 A/D转换原理⑴逐次逼近式A/D转换器逐次逼近式A/D转换器工作原理的基本特点是:二分搜索,反馈比较,逐次逼近。

它的基本思想与生活中的天平称重思想极为相似。

利用一套标准的“电压砝码”,这些“电压砝码”的大小,相互间成二进制关系。

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