第二章 输入输出接口技术.ppt

在计算机控制系统中，一般有以下几种地线：模拟地、数字地、安全地、系统地、交流地。 模拟地作为传感器、变送器、放大器、A/D和D/A转换器中模拟电路的零电位。 数字地作为计算机中各种数字电路的零电位，应该与模拟地分开，避免模拟信号受数字脉冲的干扰。 安全地的目的是使设备机壳与大地等电位，以避免机壳带电而影响人身及设备安全。通常安全地又称为保护地或机壳地，机壳包括机架、外壳、屏蔽罩等。 系统地就是上述几种地的最终回流点，直接与大地相连。由于地球是导体而且体积非常大，其静电容量也非常大，电位比较恒定，所以人们把它的电位作为基准电位，也就是零电位。 交流地是计算机交流供电电源地，即动力线地，也称为零线。它的地电位很不稳定。在交流地上任意两点之间，往往很容易就有几伏至几十伏的电位差存在。另外，交流地也很容易带来各种干扰。因此，交流地绝对不允许分别与上述几种地相连，而且交流电源变压器的绝缘性能要好，绝对避免漏电现象。 1．单点接地与多点接地 根据接地理论分析，低频电路应单点接地，高频电路应就近多点接地。 当频率小于1MHz时，可以采用单点接地方式； 当频率高于10MHz时，可以采用多点接地方式。 在1至10MHz之间，如果用单点接地时，其地线长度不得超过波长的1/20，否则应使用多点接地。 单点接地的目的是避免形成地环路，地环路产生的电流会引入到信号回路内引起干扰。 地环路产生的原因：地环路干扰发生在通过较长电缆连接的相距较远的设备之间，其产生的原因是设备之间的地线电位差导致了地环路电流。 在计算机控制系统中，各种地一般应采用分别回流法单点接地。模拟地、数字地、安全地(机壳地)的分别回流法单点接地。回流线往往采用汇流条而不采用一般的导线。汇流条是由多层铜导体构成，截面呈矩形，各层之间有绝缘层。采用多层汇流条以减少自感，可减少干扰的窜入途径。安全地(机壳地)始终与信号地(模拟地、数字地)是浮离开的。这些地之间只在最后汇聚一点，并且常常通过铜接地板交汇，然后用线径不小于300mm2的多股铜软线焊接在接地极上后深埋地下。 2.低频接地技术 ①一点接地方式 信号地线的接地方式应采用一点接地，而不采用多点接地。一点接地主要有两种接法：即串联接地(或称共同接地)和并联接地(或称分别接地) 。 从防止噪声角度看，如图所示的串联接地方式是最不适用的，由于地电阻r1、r2和r3是串联的，所以各电路间相互发生干扰 。 并联接地方式在低频时是最适用的，因为各电路的地电位只与本电路的地电流和地线阻抗有关，不会因地电流而引起各电路间的耦合。这种方式的缺点是需要连很多根地线，用起来比较麻烦。 ②实用的低频接地 一般在低频时用串联一点接地的综合接法，即在符合噪声标准和简单易行的条件下统筹兼顾。也就是说可用分组接法，即低电平电路经一组共同地线接地，高电平电路经另一组共同地线接地。 一条是低电平电路地线；一条是继电器、电动机等的地线(称为“噪声”地线)；一条是设备机壳地线(称为“金属件”地线)。 这三条地线应在一点连接接地。 3、通道馈线接地技术 在计算机控制输入系统中，传感器、变送器和放大器通常采用屏蔽罩，而信号的传送往往使用屏蔽线。对于屏蔽层的接地也应遵守单点接地原则。接地电路也有两种情况。在图a中，信号源端接地，而接收端放大器浮地，则屏蔽层应在信号源端接地（A点）。在图b相反，信号源浮地，接收端接地，则屏蔽层应在接收端接地（B点）。这样单点接地是为了避免在屏蔽层与地之间的回路电流，从而通过屏蔽层与信号线间的电容产生对信号线的干扰。 4、主机外壳接地机芯浮空 为了提高计算机的抗干扰能力，将主机外壳作为屏蔽罩接地。而把机内器件架与外壳绝缘，绝缘电阻大于50MΩ，即机内信号地浮空这种方法安全可靠，抗干扰能力强，但制造工艺复杂，一旦绝缘电阻降低就会引入干扰。 5、多机系统的接地 在计算机网络系统中，多台计算机之间相互通信，资源共享。如果接地不合理，将使整个网络系统无法正常工作。近距离的几台计算机安装在同一机房内，可采用多机一点接地方法。对于远距离的计算机网络，多台计算机之间的数据通信，通过隔离的办法把地分开。例如：采用变压器隔离技术、光电隔离技术和无线电通信技术。 本章小结 计算机控制输入/输出原理、A/D转换和D/A 转换原理 模拟量输入通道和模拟量输出通道的结构、组成、实现方法、与微型计算机之间的接口技术 开关量输入通道和开关量输出通道的组成、实现原理 过程通道抗干扰的主要技术 达林顿阵列驱动器MC1416内含7对达林顿复合管，每个复合管的集电极电流可达500 mA，截止时能承受100V电压，其输入输出端均有箝位二极管。 2 继电器输出 电磁继