东北大学计算机控制系统第1章计算机控制系统概述.ppt

计算机控制系统 DAC原理:权电阻法的DAC原理图 D/A的组成框图 电 子 开 关 电 阻 网 络 输入寄存器 基 准 电 压 求 和 放 大 模拟量输出 数字量输入 T型电阻网络D/A转换器 当 D=0时 S 接地；当 D=1时 S 接“地”（虚地）。 T型电阻网络D/A转换器 梯形电阻网络A、B、C、D任意一点，其右边的电阻网络等效电阻均等于R 。 S为电子开关。 当 D=0时 S 接地；当 D=1时 S 接“地”（虚地）。 基准电源 并行数字输入 电子开关 模拟信号输出 R R R 2R 2R 2R 2R 2R I0 I1 I2 I3 S0 S1 S2 S3 D0 D1 D2 D3 UREF I Rf UO － ＋ △ 8 ＋ A B C D Io1 Io2 + + _ R R R 2R 2R 2R 2R 2R I0 I1 I2 I3 S0 S1 S2 S3 D0 D1 D2 D3 UREF I UO － ＋ △ 8 ＋ A B C D Io1 Io2 _ + + 当 D=0时S 接地；当 D=1时S 接“地”（虚地）， T型电阻网络的等效电路 即不论模拟开关接到左边还是右边，电阻2R一端总是零电位。其等效电路如图： R R UREF I I = UREF R 梯形电阻网络A、B、C、D任意一点，其右边的电阻网络等效电阻均等于R 。 I = UREF R R R R 2R 2R 2R 2R I0 I1 I2 I3 UREF I A B C D I0 I1 I2 I3 2R R R R 2R 2R 2R 2R 2R I0 I1 I2 I3 S0 S1 S2 S3 D0 D1 D2 D3 UREF I Rf UO － ＋ △ 8 ＋ A B C D Io1 Io2 + + _ Io1 = I3 I2 I1 I0 + + + = （D3 23 +D2 22 + D121 24 I + D020 ） UO= –Rf I01 = – （D3 23 +D2 22 + D121 24 Rf I + D020 ） UO= – (D3 23+D2 22+D121+D020) UREF Rf 24 R UO= – (Dn-1 2n-1+Dn-2 2n-2+…+D121+D020) UREF Rf 2n R 2、D/A转换的误差 D/A转换器将数字编码信号转换为相应的时间连续模拟信号，包括解码器和信号保持器。 D/A转换的误差主要应由解码器精度（转换器字长）和保持器（采样点之间插值）的形式以及规定的时间间隔 T 来决定。 1.4.2 A/D转换及其误差 返回 在数据采集和过程控制中，被采集对象往往是连续变化的物理量（如温度、压力、声波等），由于计算机只能处理离散的数字量，需要对连续变化的物理转换为数字量,这一操作过程就是A/D转换。 Analogy DATA A/D CPU I/O A/D 转换器的作用是将输入的模拟量数字化。主要分为两大类： 直接转换器：逐次逼近型、并联比较型等 间接转换器：单积分型、双积分型等 1 0 1 1 留 12g13g 8g+4g 2 留 13g=13g 8g+4g+1g 4 去 14g13g 8g+4g+2g 3 留 8g13g 8g 1 砝码去留 比较判断 砝码重量 顺序 逐次逼近的基本思想：类似于用天平称物 结果表示 1、逐次逼近型A/D转换器 逐次逼近型A/D转换器原理框图 电 压 比 较 器 输出数字量 模拟信号输入 参考电压 逐次逼 近寄存器 D/A 转换器 节 拍 脉 冲 发 生 器 输 出 寄存器 CP 四 位 D/A 转 换 器 1 D Q C D Q C D Q C D Q C + C4 C3 C2 C1 C0 SD J K RD C Q0 SD J K RD C Q1 SD J K RD C Q2 SD J K RD C Q3 + Ui=5.52V 比较器 节 拍 脉 冲 发 生 器 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 时钟 脉冲 数码寄存器 d3 d2 d1 d0 ? ? ? ? ? ? 逐次比较寄存器 U0 U+ U+ J K U0= (d323+d222+d121+d020) 24 UR C C0 C2 C1 C3 C4 0 1 0 0 0 UR=8V U0=4V 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 U0=5V U0=6V 0 1 U0=5.5V 四位逐次逼近型A/D转换器 D/A 顺序 d3