第2章输入输出通道的接口技术.

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2．1．1 多路开关
（1）扩展电路 图2-4 CD4051的扩展电路图。
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2．1．1 多路开关
（2）扩展方法 ★输入通道 :接法不变，只是把2#CD4051的8个通道 编号为8—15。 ★输出通道 :把两个CD4051的OUT/IN端并联。通道 选择控制管脚 C、B、A同名并联，并分别接到D2、 D1和D0。 ★禁止端:用作两个CD4051的选择控制。当D3=0时， 1#CD4051工作，2#截止。当D3=1时，正好相反。
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2．1．1 多路开关
★半导体多路开关的特点是： （1）采用标准的双列直插式结构，尺寸小，便于安 排； （2）直接与TTL（或CMOS）电平相兼容； （3）内部带有通道选择译码器，使用方便； （4）可采用正或负双极性输入； （5）转换速度快，通常其导通或关断时间在1μs左 右，有些产品已达到几十~几百ns；
图2.1 CD 4051原理电路图
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2．1．1 多路开关
（1）CD4051由三部分组成： ①逻辑转换单元 完成TTL到 CMOS的转换。因此， 这种多路开关输入电平范围大，数字量为3~15V，模 拟量可达15VP-P。 ②二进制 3:8 译码器 用来对选择输入端C、B、A的 状态进行译码，以控制开关电路TG，使某一路开关 接通，从而将输入和输出通道接通。 ③电子开关TG 用来接通或断开输入/输出通道
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2．1．1 多路开关
★多路开关的种类： (1) 单向多路开关，如AD7501（8路）， AD7506（16路）。 (2) 双向多路开关，如CD4051（8路）， CD4067（16路）。 (3) 差动输入（双端输入），如 CD4052 双4通道 CD4053 三重二通道 CD4097 双8通道。 (4)多路输入/多路数出矩阵多路开关， 如8816（16入8出）等。
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第二章 模拟量输入/输出通道的接口技术
同理，经计算机处理后的数字量输出，不能直接用 以控制执行机构。这是由于大多数执行机构，如电动 执行机构、气动执行机构以及直流电机等，只能接收 模拟量。为此，还必须把数字量变成模拟量，即完成 数/模转换（简称D/A转换）。 由此可见，A/D、D/A转换是微型机接收、处理、控 制模拟量参数过程中必不可少的环节。 在这一章里，主要讲述A/D、D/A转换，采样定理， 多路开关及采样/保持器。
第二章 模拟量输入/输出通道的接口技术
2.1 多路开关及采样-保持器
2.2 模拟量输出通道的接口技术 2.3 模拟量输入通道接口技术
第二章 模拟量输入/输出通道的接口技术
在微型机控制系统与智能化仪器中，被测物理量， 如温度、压力、流量、物位、成分、位移、速度等都 是模拟量，而计算机只能接收数字量，所以在上述系 统中，必须首先把传感器（有时需要通过变送器）输 出的模拟量转换成数字量，然后再送到计算机进行数 据处理，以便实现控制或进行显示。能够变模拟量为 数字量的器件称作模/数转换器（简称A/D转换器）。
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2．1．1 多路开关
（3）可用做多路分配器 把输入信号与引脚3连接，改变A、B、C三个控制 信号的值，则可使其与8个输出端的任何一路相通， 完成一到多的分配。此时称为多路分配器。
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2．1．1 多路开关
表2-2 CD4051真值表
输入状态
接通通道
INH 0
0 0 …… 0
C 0
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2．1．1 多路开关
3.多路开关的扩展 在实际应用中，往往由于被测参数多，使用一个多 路开关不能满足通道数的要求，为此，可以把多路开 关进行扩展。例如，用两个8路多路开关构成16路多 路开关，用两个16路开关构成32路多路开关等。如果 还不够用，也可以用增加译码器的方法，组成通路更 多的多路开关。下面举例讲一下多路开关的扩展方法：
2．1．1 多路开关
由于两个多路开关只有两种状态，1 # 多路开关工作， 2 # 就得停止，或者相反。所以，只用一根地址总线 即可作为两个多路开关的允许控制端的选择信号，而 两个多路开关的通道选择输入端共用一组地址（或数 据）总线。
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2．1．1 多路开关
（3）工作原理 图2-8中，改变数据总线D2~D0（也可以用地址总线 A2～A0）的状态，即可得到分别 选择IN7～IN0的8个通道之一。D3用来控制两个多 路开关的INH输入端的电平。当D3＝0时，使1#CD4 051被选中。在这种前提下，无论A、B、C两端的状 态如何，都只能选通IN0~IN7中的一个。当D3＝1， 经反相器变为低电平，2#CD4051被选中，此时，根 据D2、D1、D0三条线上的状态，可使IN8~INl5之中 的相应通道接通。其真值表，如表3-4所示。
0 0
B 0
0 1
A 0
1 0
CD4051 0#
1# 2#
1
1
1
7#
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2. CD4067B/CD4097B CD4067B和CD4097B与CD4051的原理基本相同， 不同的是CD4067B是16路，因此，它有A、B、C、D 4个选择控制端，16个输入端；CD4097B是双8路（X、 Y通道同步切换）输入，两个输出端，但他们的选择 开展端却只有一个，常用于差动输入。
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2．1．1 多路开关
（2）控制原理 它带有3个通道选择输入端A、B、C 和一个禁止输 入端 INH。A、B、C得到的信号用来选择8个通道之 一被接通。INH＝“l”，即INH＝VDD时，所有通道 均断开，禁止模拟量输入；当INH＝“0”，即INH＝ VSS时，通道接通，允许模拟量输入。
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2．1 多路开关及采样／保持器
多路开关和采样/保持器是微型机控制系统的重要元 件，是计算机进行多路控制和采集数据必不可少的组 成部分。 本节主要介绍他们的原理及应用。
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2．1．1 多路开关
★多路开关的主要用途是： (1) 把多个模拟量参数分时地接通送入A/D转换器，即完 成多到一的转换。 (2) 或者把经计算机处理、且由D/A转换器转换成的模 拟信号按一定的顺序输出到不同的控制回路（或外 部设备），即完成一到多的转换。 前者称为多路开关，后者叫作多路分配器，或叫做 反多路开关。
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2．1．1 多路开关
（6）寿命长，无机械磨损； （7）接通电阻低，一般小于100Ω,有的可达几个Ω。 （8）断开电阻高，通常达109Ω以上。
正因为半导体集成电路多路开关具有明显的优点， 所以，近年来在计算机控制和数据采集系统中得到了 广泛的应用。
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2．1．1 多路开关
1．CD4051