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第二章 过程通道及接口技术 第二章过程通道及接口技术 本章主要内容 1、模拟量输出通道及接口技术 2、模拟量输入通道及接口技术 3、开关量通道及接口技术 4、脉冲量输入通道及接口技术 5、电机控制技术 第一节 模拟量输出通道及接口技术 第一节 模拟量输出通道及接口技术 引 言 模拟量输出通道的任务--把计算机处理后的数字量信号转换成模拟量电压或电流信号，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2-1(a)）和共享D/A结构（图中2-1(b)） 引 言 引 言 引 言 引 言 模拟量输出通道的一般组成 输出保持 原因：AO输出的模拟信号应当是时间连续的信号，但计算机只能周期性地把数据输出给AO通道。在计算机由一次输出操作到下一次输出操作期间，AO通道必须保持上一次的输出，否则执行机构将在计算机输出和未输出之间频繁处于动作和不动作的状态，这是生产过程绝对不允许的。 作用：在新的计算结果到来之前，输出应保持不变。 输出保持 方法：根据AO通道结构和应用要求的不同，输出保持方式有三种： ①数据寄存器保持。 ②模拟器件保持。 ③步进电机保持/脉冲电机 模拟量输出通道的一般组成 DAC D/A转换器：数字量信号转换成模拟量信号 D/A转换器的原理 D/A转换器的性能指标 DAC芯片简介 D/A转换器的原理 D/A转换器有并行和串行两种，在工业控制中，主要使用并行D/A转换器。D/A转换器的原理可以归纳为“按权展开，然后相加”。因此，D/A转换器内部必须要有一个解码网络，以实现按权值分别进行D/A转换。 解码网络通常有两种：二进制加权电阻网络和T型电阻网络。 现以四位D/A转换器为例加以讨论T型电阻网络的工作原理 D/A转换器的性能指标 分辨率 转换精度 转换时间 线性误差 输出电平 DAC D/A转换器：数字量信号转换成模拟量信号 D/A转换器的原理 D/A转换器的性能指标 DAC芯片简介 DAC芯片简介 模拟量输出通道的一般组成 多路开关 如果AO通道中有多个DAC，就不需MUX。如果AO通道只有一个DAC，由于DAC速度非常快，需要MUX来切换将把经CPU处理，且由DAC转换成的模拟量信号按一定顺序输出到不同的控制回路或外部设备，完成一路到多路的转换，送入不同的执行机构。 模拟量输出通道的一般组成 V/I 把DAC的电压信号转换成可远传的电流。要求V/I电路必须具备一个很好的恒流特性（输出电流几乎不受所连接仪表阻抗的影响）。 DAC0832接口技术 DI0～DI7：数据输入线，其中DI0为最低有效位LSB ，DI7为 最高有效位MSB。 CS：片选信号，输入线，低电平有效。 WR1：写信号1，输入线，低电平有效。 ILE：输入允许锁存信号，输入线，高电平有效 当ILE、CS和WR1同时有效时，8位输入寄存器控制端为高电平“1”，此时寄存器的输出端Q跟随输入端D的电平变化；反之，当控制端端为低电平0时，原D 端输入数据被锁存于Q端，在此期间D端电平的变化不影响Q端。 XFER(Transfer Control Signal):传送控制信号，输入线， 低电平有效。 IOUT1：DAC电流输出端1，一般作为运算放大器差动输入信号之一。 IOUT2：DAC电流输出端2，一般作为运算放大器另一个差动输入信号。 Rfb：固化在芯片内的反馈电阻连接端，用于连接运算放大器的输出端。 VREF：基准电压源端，输入线，?10 VDC～?10 VDC。 VCC：工作电压源端，输入线，?5 VDC～ ?15 VDC。 当WR2和XFER同时有效时，8位DAC寄存器端为高电平“1”，此时DAC寄存器的输出端Q跟随输入端D也就是输入寄存器Q端的电平变化；反之，当它为低电平“0”时，第一级8位输入寄存器Q端的状态则锁存到第二级8位DAC寄存器中，以便第三级8位DAC转换器进行D/A转换。 一般情况下为了简化接口电路，可以把WR2和XFER直接接地，使第二级8位DAC寄存器的输入端到输出端直通，只有第一级8位输入寄存器置成可选通、可锁存的单缓冲输入方式。 特殊情况下可采用双缓冲输入方式，即把两个寄存器都分别接成受控方式。 DAC0832的主要技术指标 分辨率 8位 电流建立时间 1μS 线性度（在整个温度范围内）8、9或10位 增益温度系数 0．0002％ FS/℃ 低功耗 20mW 单一电源 +5 +15V DAC0832工作方式 直通方式 单缓冲方式 双缓冲方式 直通工作方式 直通工作方式是将