第二章 计算机控制系统过程通道设计方法 (第三讲).ppt

* 对于同步系统，几个并联的参量均取自同一瞬时，如电力系统监控中的功率计算，就是同一时刻的交流电流和电压值。而各参数要共享一个A/D转换器，就必须保持其信号直到本次A/D转换全部完成。但转换完成后，又要求A/D转换器的输入信号能够随模拟量的变换而变化。 最常用的采样保持器有AD公司的AD582、AD585、AD346、AD389、ADSHC-85，以及国家半导体公司的LF198/298/398。 * 常用术语： 采样器或采样开关--执行采样动作的装置， 采样时间或采样宽度τ--采样开关每次闭合的时间 采样周期T--采样开关每次通断的时间间隔 在实际系统中， ，也就是说，可以近似地认为采样信号y*(t)是y(t)在采样开关闭合时的瞬时值。 数据采样过程 * X(t) X*(t) X(t) t 0 P(t) KT 0 5T 3T T 7T 1 (a)采样开关 (b)连续信号 (c)开关函数 * X*(t) kT 0 5T 3T T 7T 1 调制器 X(t) X*(t) P(t) (d) 采样信号 (e) 采样过程 x*(t)=p(t)x(t) 因 ，所以分析时可近似认为 ，以单位脉冲函数 来代替p(t)。 * 单位脉冲序列： δT(t) kT 0 数学表达式： 单位脉冲函数定义： 理论表达形式： 工程表达形式： * 采样过程数学描述: 考虑物理上可实现，又可近似为： 思考：为何可以这样地近似表示？？ 可见， 具有离散信号的特性。 * 采样保持器 采样保持器结构图 * 零阶保持器 * LF398内部原理与应用电路 * 2.2.3 模拟量输入通道的设计 模拟量输入通道中主要器件就是A/D转换器。 设计稳定、优良的模拟量输入通道的基础：了解 A/D转换器的原理和外部特性。 模拟量输入通道设计过程中需要主要解决的问题： A/D转换器与计算机的接口及其程序设计。 * 1. A/D转换器 常见结构：逐次逼近寄存器 双积分 △-∑ 高速流水线 逐次逼近式速度为双积分式 的100倍以上 精度高于16位 √ * 1) 逐次逼近寄存器式A/D转换器的基本工作原理 比较器 优点：转换速度快，转换时间固定 缺点：抗干扰能力差 * 2) A/D转换器主要性能指标及术语 分辨率(Resolution) 量化误差(Quantizing error) 线性度(Linearity) 转换精度(Conversion Accuracy) 绝对精度 相对精度 转换时间(Conversion Time) * 3) 常见A/D转换器及其外特性 由于逐次近似寄存器式转换方式的快速性，因此在普通A/D元件市场上有相当多的是采用该方法，如 8位的ADC0801、0804、0808、0809； 10位的AD7570、AD573、AD575、AD579； 12位的AD574、AD578、AD7582。 * 2. A/D转换器接口及程序设计 在模拟量输入通道设计中，A/D转换器与计算机的连接(硬件设计)及程序设计(软件设计)是其重要组成部分。 1) A/D转换器的接口技术 ① 模拟量输入与数字量输出的连接 ② A/D转换器的启动 ③ A/D转换器结束信号的处理 2) A/D转换器的程序设计 ① 如何启动A/D转换 ② 如何判断A/D转换结束 ③ 如何读取并存放转换结果 * ① 并行A/D转换器的典型应用(ADC0809) 8 位逐次逼近式A/D 转换器 分辨率8 位，精度7 位 8 个模拟量输入通道 通道地址译码锁存器 输出带三态数据锁存器 启动方式为脉冲启动 输入电压范围为0~5V * ADC0809内部结构及引脚 * 各引脚功能如下： IN0～IN7：8路模拟量输入端。允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器。 ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。上升沿时锁存3位通道选择信号。 C、B、A：3位地址线即模拟量通道选择线。 START：启动A/D转换信号，输入，高电平有效。上升沿时将转换器内部清零，下降沿时启动A/D转换。 EOC：转换结束信号，输出，高电平有效。 OE：输出允许信号，输入，高电平有效。该信号用来打开三态输出缓冲器，将A/D转换得到的8位数字量送到数据总线上。 D0～D7：8位数字量