第二章计算机控制系统过程通道设计方法第四讲.pptVIP

计算机控制系统电气与自动化工程学院计算机控制系统电气与自动化工程学院计算机控制系统电气与自动化工程学院第二章计算机控制系统过程通道设计方法第四讲第1页，共37页，星期日，2025年，2月5日2.3模拟量输出通道设计方法模拟量输出通道的任务：将计算机处理后的数字量转换为模拟量，转换输出的模拟信号可能是电压或电流信号。这些转换后的信号送入执行机构，引起执行机构动作从而达到系统对被控对象调节的目的。2.3.1模拟量输出通道的组成2.3.2模拟量输出通道的设计第2页，共37页，星期日，2025年，2月5日2.3.1模拟量输出通道的组成AO通道的任务是把经过计算机或控制器处理得到的某些数据送回物理系统，对系统物理量进行调节和控制。AO通道一般由接口电路、数/模(D/A)转换器、输出保持器、多路开关和电压/电流(V/I)变换器等构成。第3页，共37页，星期日，2025年，2月5日1)每个通道单独设置D/A转换器结构模拟量输出通道结构图特点：1.一路输出通道使用一个D/A转换器2.D/A转换器芯片内部一般都带有数据锁存器3.D/A转换器具有数字信号转换模拟信号、信号保持作用4.结构简单，转换速度快，工作可靠，精度较高、通道独立5.缺点是所需D/A转换器芯片较多为何不需要多路开关？第4页，共37页，星期日，2025年，2月5日2)多通道共享D/A转换器结构特点：1.多路输出通道共用一个D/A转换器2.每一路通道都配有一个采样保持放大器3.D/A转换器只起数字到模拟信号的转换作用4.采样保持器实现模拟信号保持功能5.节省D/A转换器，但电路复杂，精度差，可靠性低、占用主机时间第5页，共37页，星期日，2025年，2月5日2.3.2模拟量输出通道的设计关键问题：D/A转换器与计算机的接口(硬件设计)及其程序设计(软件设计)1.D/A转换器将数字量转换成模拟量输出有电流和电压两种方式电压输出又有单极性和双极性两种方式第6页，共37页，星期日，2025年，2月5日1)D/A转换器的原理D/A转换器一般由基准电压、解码网络、运算放大器和模拟电子开关组成。其中核心是“解码网络”，常见有“权电阻解码网络”和“T型电阻解码网络”。第7页，共37页，星期日，2025年，2月5日①权电阻解码网络—4位D/A转换器可以把数字0000~1111B转换成大小不同的电流，从而在运算放大器输出端得到大小不同的电压。权电阻解码网络4位D/A转换器的原理图权电阻第8页，共37页，星期日，2025年，2月5日②T型电阻解码网络T型电阻解码网络4位D/A转换器的原理图运放输出端的电压通式为：第9页，共37页，星期日，2025年，2月5日2)D/A转换器的主要技术指标分辨率精度线性度转换时间输出方式：5~10V或20mA~3A第10页，共37页，星期日，2025年，2月5日2.D/A转换器接口及程序设计一个D/A转换器接口，必须根据系统的需要选择合适的D/A转换芯片，通过外围接口电路及器件，完成D/A转换的信号处理。1)D/A转换器的接口技术计算机与D/A转换器一般是通过接口电路完成连接的。接口电路主要完成地址译码、产生控制信号等功能。需要考虑的问题如下：①D/A转换器中是否包含寄存器②D/A转换器控制信号的连接(片选信号、写信号、启动信号)第11页，共37页，星期日，2025年，2月5日2)D/A转换器的程序设计①并行D/A转换器的典型应用(DAC0832)8位D/A转换器带两个输入锁存，可直接与CPU或8031单片机相连以电流形式输出；当转换为电压输出时，应外接运算放大器数据输入可采用双缓冲、单缓冲或直通方式三种方法多芯片工作时，同步信号实现各模拟量的同时输出同系列芯片还有DAC0830、DAC0831第12页，共37页，星期日，2025年，2月5日(a)单缓冲方式：单缓冲方式是控制输入寄存器和DAC寄存器同时接收资料，或者只用