【计算机控制技术讲解】过程通道.pptVIP

第二章 过程通道 2.1 过程参数采样原理 2.2 模拟量输入通道 2.3 D/A、A/D转换技术 2.4 模拟量输出通道 2.1 过程参数采样原理 2.1.1 采样过程与数学描述 2.1.2 采样定理 2.1.3 采样周期选择 2.1.4 多路采样装置 2.1.2 采样定理 对于角频率范围为（ ）的连续信号进行采样，当采样频率 时，采样器的输出信号x*(t)就能充分表征原始的连续信号x(t)，换言之，为使采样信号的频谱能无失真地恢复原来的连续信号的频谱，采样周期T必须小于输入信号变化最小周期 的1/2，即： 采样周期选取的一般原则： （1）系统受扰动情况 。若扰动和噪声都较小，采样周期T应选大些； 。对于扰动频繁和噪声大的系统，采样周期T应选小些； （2）被控系统动态特性 。滞后时间大的系统，采样周期T应选大些； 。对于快速系统，采样周期T应选小些； （3）控制品质指标要求 。若超调量为主要指标，采样周期T应选大些； 。若希望过渡过程时间短些，采样周期T应选小些； 2.1.4 多路采样装置 为什么采用多路采样装置？ 1、多路采样器结构组成 （1）采样控制器 （2）采样驱动器 （3）采样开关 3、典型采样开关介绍 1）继电器式采样开关 类型：。干簧继电器 。湿簧（水银）继电器 采样速度：干簧继电器 100点/S T=10ms 湿簧（水银）继电器 200点/S T=5ms 5)采样保持器 适用于一些变化较频繁信号的检测，主要作用有以下： （1）保持模拟量信号在采样A/D期间不变； （2）减少D/A输出脉冲特性，保证控制信号输出的连续性； （3）通过一路D/A输出，把信号分配到多路输出，实现多路同步动作； （4）实现多路D/A的同步动作。 原理组成 、保持电容CH 、输入输出缓冲器 、输入开关及控制电路 2.2 模拟量输入通道 2.2.1 一般组成 2.2.2 设计中需考虑的问题 2.3 D/A、A/D转换技术 2.3.1 D/A转换 2.3.2 A/D转换 2.3.3 A/D、D/A主要技术指标 2.3.4 典型芯片介绍 2.3.1 D/A转换 组成：基准源、模拟二进制开关、精密电阻网络、运算 放大器 1、权电阻D/A网络 （4位权电阻网络） 2、R-2R电流相加型D/A网络 1、逐次逼近式 （1）结构组成: 2.3.3 A/D、D/A主要技术指标 1、A/D主要指标 （1）分辨率：一般以A/D的位数表示； （2）量程：即测量范围； （3）精度：结果相对实际值得准确度； （4）转换时间：从A/D启动至输出二进制数据； （5）输出电平：多为与TTL、CMOS电平兼容； （6）工作温度：－40－＋85℃ ； （7）基准源：要求外部提供精密基准电压； （8）输出编码：二进制原码、补码、BCD码。 2.3.4 典型芯片介绍 1、ADC0809 转换原理：逐次逼近式 技术指标： CLK: 0-640kHz，一般为500kHz 精度：± 1LSB 功耗：15mw 量程：－5V～＋5V 2.4 模拟量输出通道 2.4.1 类型 2.4.2 零阶输出保持器 2.4.2 零阶输出保持器 E K0 ＋ － a323 a222 a121 a020 K1 K2 K3 23R 22R 21R 20R I I/2 I/4 I/8 U Rf （1）设输入二进制数字量为 4位网络：D4=a020+a121+a222+a323= n位网络：Dn=a020+a121+…+an-12n-1= 设基准电流I=E/R （2）输出电流 4位网络 n位网络 结论：随着网络输入二进制数字量的增加，网络输出电流也随之 增加。 （3）输出电压 4位网络 n位网络 各位权电阻值不相同，离散性较大，转换位数增多时，易产生一致性误差。 （4）存在问题 R ＋ － a323 a222 a121 a020 K1 K0 K2 K3 U 2R R 2R R 2R R 2R 2R E 2I I I/2 I/4 I/8 I/8 （1）设输入二进制数字量为 4位网络：D4=a020+a121+a222+a323= n位网络：Dn=a020+a121+…+an-12n-1= 设基准电流I=E/2R （2）输出电流 4位网络 n位网络 （3）输出电压 4位网络 n位网络 K0-K3全部闭合时， K0-K3全部闭合时， 误差分析：D/A位数越多量化误差越小，I误差：I/2n-1、U误差：E/2n 常用方式： 计数比较式－结构