第7章--输入输出过程通道-《计算机控制系统》课件

第第7 7章章 输入输出过程通道输入输出过程通道本章主要内容本章主要内容1 1数字量输入输出通道及其设计数字量输入输出通道及其设计2 2模拟量输入通道及其设计模拟量输入通道及其设计 3 3模拟量输出通道及其设计模拟量输出通道及其设计 7/12/20241 在计算机控制系统中，为了实现对生产在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，要将生产现场的各种被测参数转换过程的控制，要将生产现场的各种被测参数转换成数字计算机能够接受的形式，计算机经过计算、成数字计算机能够接受的形式，计算机经过计算、处理后的结果还须变换成适合于对生产进行控制处理后的结果还须变换成适合于对生产进行控制的信号量。这个在计算机和生产过程之间传递和的信号量。这个在计算机和生产过程之间传递和变换信息的装置称为输入输出过程通道变换信息的装置称为输入输出过程通道 。计算机控制系统的过程通道分为四类：模拟计算机控制系统的过程通道分为四类：模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道。和数字量输出通道。7/12/202421.1.数字量输入通数字量输入通道道 7 71 1 数字量输入输出通道数字量输入输出通道 数字量数字量输入通道的任务输入通道的任务是把被控对象的是把被控对象的开关状态信号开关状态信号（或数字信号）（或数字信号）传送给计算机，传送给计算机，简称简称DIDI通道。通道。图图7 71 1 数字量输入通道结构数字量输入通道结构 数字量输入通道由数字量输入通道由信号调理电路信号调理电路和和输入接口电输入接口电路路构成。构成。DI接口电路接口电路7/12/202431)1)数字量输入调理电路数字量输入调理电路 小功率输入调理电路小功率输入调理电路 图图72 72 小功率输入调理电路小功率输入调理电路 （a a）采用采用RCRC滤波电路滤波电路 （b b）采用）采用RSRS触发器触发器 从开关、继电器等接点输入信号。将接点的接通和从开关、继电器等接点输入信号。将接点的接通和断开动作，转换成断开动作，转换成TTLTTL电平信号与计算机相连。为了清除由电平信号与计算机相连。为了清除由于接点的机械抖动而产生的振荡信号，通常采用于接点的机械抖动而产生的振荡信号，通常采用RCRC滤波电路滤波电路或或RSRS触发电路。触发电路。7/12/20244 大功率输入调理电路大功率输入调理电路 图图 73 73 大功率输入调理电路大功率输入调理电路 在大功率系统中，需要在大功率系统中，需要从电磁离合等大功率器从电磁离合等大功率器件的接点输入信号。件的接点输入信号。为了使接点工作可靠，接点两端至少要加为了使接点工作可靠，接点两端至少要加24V24V或或24V24V以上的直流电压。因为直流电平的响应快，不易产生以上的直流电压。因为直流电平的响应快，不易产生干扰，电路又简单，因而被广泛采用。但是这种电路所带干扰，电路又简单，因而被广泛采用。但是这种电路所带电压高，容易带有干扰，通常采用光电耦合器进行隔离。电压高，容易带有干扰，通常采用光电耦合器进行隔离。7/12/202452 2）数字量输入接口）数字量输入接口 数字量输入接口包括信号缓冲电路和接口地址译数字量输入接口包括信号缓冲电路和接口地址译码。当码。当CPUCPU执行输入指令执行输入指令ININ时，接口地址译码电路产生片时，接口地址译码电路产生片选信号，将经过输入调理电路送来的过程状态（开关信号）选信号，将经过输入调理电路送来的过程状态（开关信号），通过输入缓冲器送到数据总线上，再送到，通过输入缓冲器送到数据总线上，再送到CPUCPU中。中。MOV DX,DI_PORT MOV DX,DI_PORT ；接口地址；接口地址DI_PORTDXDI_PORTDXIN AL,DX IN AL,DX ；过程状态；过程状态ALAL寄存器寄存器设采用设采用PCPC总线，接口程序为：总线，接口程序为：7/12/202462.2.数字量输出通道数字量输出通道 数字量输出通数字量输出通道的任务是把道的任务是把计算机输出的计算机输出的数字信号（或数字信号（或开关信号）传开关信号）传送给开关器件送给开关器件（如继电器或（如继电器或指示灯），控指示灯），控制它们的通、制它们的通、断或亮、灭，断或亮、灭，简称简称DODO通道。通道。图图 74 74 数字量输出通道结构数字量输出通道结构 数字量输出通道主要由输出接口电数字量输出通道主要由输出接口电路和输出驱动电路等组成。路和输出驱动电路等组成。DO接口电路接口电路7/12/202471 1）数字量输出驱动电路）数字量输出驱动电路 输出驱动电路的功能有两个，一是进行信号隔输出驱动电路的功能有两个，一是进行信号隔离，二是驱动开关器件。离，二是驱动开关器件。低电压开关信号输出低电压开关信号输出 图图7 75 5 低电压开关输出低电压开关输出 图图7 76 6 三极管输出驱动三极管输出驱动 对于低电压情况下开关量控制输出，可采用三极管、对于低电压情况下开关量控制输出，可采用三极管、OCOC门或运放等方式输出。门或运放等方式输出。7/12/20248 继电器输出接口继电器输出接口 图图7 77 7 继电器输出驱动继电器输出驱动 一般在驱动大一般在驱动大型设备时，往往利用继电型设备时，往往利用继电器作为控制系统输出到输器作为控制系统输出到输出驱动级之间的第一级执出驱动级之间的第一级执行机构，通过第一级继电行机构，通过第一级继电器输出，可完成从低电压器输出，可完成从低电压直流到高电压交流的过渡。直流到高电压交流的过渡。晶闸管输出接口技术晶闸管输出接口技术 晶闸管是一种大功率半导体器件。在计算机控晶闸管是一种大功率半导体器件。在计算机控制系统中，可作为大功率驱动器件，具有用较小功率控制系统中，可作为大功率驱动器件，具有用较小功率控制大功率、开关无触点等特点，在交直流电动机调速系制大功率、开关无触点等特点，在交直流电动机调速系统、调功系统、随动系统中有着广泛的应用。统、调功系统、随动系统中有着广泛的应用。7/12/202492 2）数字量输出接口）数字量输出接口 数字量输出数字量输出(DO)(DO)接口包括输出锁存器和接口地址译接口包括输出锁存器和接口地址译码。当码。当CPUCPU执行输出指令执行输出指令OUTOUT时，接口地址译码电路产生时，接口地址译码电路产生写数据信号，将计算机发出的控制信号送到锁存器的输写数据信号，将计算机发出的控制信号送到锁存器的输出端，再经输出驱动电路送到开关器件。出端，再经输出驱动电路送到开关器件。MOV ALMOV AL，DATA DATA ；DODO数据数据ALAL寄存器寄存器MOV DXMOV DX，DO_PORT DO_PORT ；接口地址；接口地址DO_PORTDXDO_PORTDXOUT DXOUT DX，AL AL ；DODO数据数据锁存器的锁存器的输出端输出端设采用设采用PCPC总线，接口程序为：总线，接口程序为：7/12/202410 7 72 2 模拟量输入通道模拟量输入通道 1.1.模拟量输入通道的一般组成模拟量输入通道的一般组成 图图78 78 模拟量输入通道的组成结构模拟量输入通道的组成结构 模拟量输入通道一般由信号预处理、多路转换模拟量输入通道一般由信号预处理、多路转换器、前置放大器、采样保持器、模器、前置放大器、采样保持器、模/数转换器和接口逻数转换器和接口逻辑电路等组成。其核心是模辑电路等组成。其核心是模/数转换器。数转换器。7/12/2024112.2.模拟量输入通道中常用器件和电路模拟量输入通道中常用器件和电路 信号预处理信号预处理 信号预处理的功能是对来自传感器或变送器信号预处理的功能是对来自传感器或变送器的信号进行处理。如将的信号进行处理。如将4mA4mA20mA20mA或或0 010mA10mA电流信号电流信号变为电压信号，将热电阻变为电压信号，将热电阻(Pt100(Pt100或或Cu50)Cu50)的电阻信号的电阻信号经过桥路变为电压信号等。经过桥路变为电压信号等。无源无源I/VI/V变变换换 图图79 79 无源无源I/V I/V 变换电路变换电路 无源无源I/VI/V变换可以利用一变换可以利用一个的精密电阻，将个的精密电阻，将0 010mA10mA的电流信号转换为的电流信号转换为0 05V5V的电压信号。的电压信号。7/12/202412 有源有源I/VI/V变换变换 图图 710 710 有源有源I/VI/V变换电路变换电路 有源有源I/VI/V变换是利变换是利用有源器件运算放用有源器件运算放大器和电阻组成。大器和电阻组成。利用利用0 010mA10mA电流在电阻电流在电阻R R上产生的输入电压，上产生的输入电压，若取若取 ，则，则 时，产时，产生生2V2V的输入电压。该电路的放大倍数为的输入电压。该电路的放大倍数为 若取若取 ，则，则0 010mA10mA输入对应于输入对应于0 05V5V的电压输出。的电压输出。7/12/202413 多路转换器多路转换器 多路转换器多路转换器又称多路开关，多路又称多路开关，多路开关的作用是用来将开关的作用是用来将各路被测信号依次地各路被测信号依次地或随机地切换到公共或随机地切换到公共放大器或放大器或A/DA/D转换上。转换上。C B A X接通接通 0 0 0 0 X0 0 0 0 1 X1 0 1 1 1 X7 1 全不通全不通 图图711 CD4051711 CD4051原理图原理图 表表71 CD405171 CD4051通道选择表通道选择表 7/12/202414 前置放大器前置放大器 前置放大器的任务前置放大器的任务是将模拟输入小信是将模拟输入小信号放大到转换的量号放大到转换的量程范围之内。当多程范围之内。当多路输入的信号源电路输入的信号源电平相差较悬殊时，平相差较悬殊时，用同一增益的放大用同一增益的放大器去放大高电平和器去放大高电平和低电平的信号，就低电平的信号，就有可能使低电平信有可能使低电平信号测量精度降低，号测量精度降低，而高电平则有可能而高电平则有可能超出模超出模/数转换器数转换器的输入范围。可设的输入范围。可设计可变增益放大器，计可变增益放大器，图图7 712 12 可变增益前置放大器可变增益前置放大器 7/12/202415采样保持器采样保持器 采样时，采样时，k k 闭合，闭合，V VININ通过通过A A1 1对对C CH H快速快速充电，充电，V VOUTOUT跟随跟随V VININ；保持期间，；保持期间，k k断断开，由于开，由于A A2 2的输入的输入阻抗很高，理想情阻抗很高，理想情况下况下V VOUTOUT=V VC C保持保持不变，采样保持器不变，采样保持器一旦进入保持期，一旦进入保持期，便应立即启动便应立即启动A/DA/D转换器，保证转换器，保证A/DA/D转换期间输入恒定。转换期间输入恒定。图图714 714 集成采样保持器集成采样保持器LF398LF398的原理图的原理图 图图713 713 采样保持器的组成采样保持器的组成7/12/202416 A AD D转换器转换器 A/DA/D转换器的作用是将模拟量转换为数字量，转换器的作用是将模拟量转换为数字量，它是模拟量输入通道的核心部件，是模拟系统和计算机它是模拟量输入通道的核心部件，是模拟系统和计算机之间的接口。之间的接口。分辨率：分辨率：通常用数字量的位数通常用数字量的位数n n（字长）来表示，若（字长）来表示，若n n8 8，满量程输入为，满量程输入为5.12V5.12V，则，则LSBLSB对应于模拟电压对应于模拟电压 。转换时间：转换时间：从发出转换命令信号到转换结束信号有从发出转换命令信号到转换结束信号有效的时间间隔，即完成效的时间间隔，即完成 n 位转换所需要的时间。位转换所需要的时间。A AD D转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标7/12/202417线性误差：线性误差：在满量程输入范围内，偏离理想转换特性在满量程输入范围内，偏离理想转换特性的最大误差定义为线性误差。线性误差常用的最大误差定义为线性误差。线性误差常用LSBLSB的分数的分数表示，如表示，如1/2LSB1/2LSB、1/4LSB1/4LSB等。等。转换量程：转换量程：所能转换的模拟量输入电压范围，如所能转换的模拟量输入电压范围，如0 05V5V，010V010V，5V5V十十5V5V等。等。转换精度：转换精度：绝对精度指满量程输出情况下模拟量输入绝对精度指满量程输出情况下模拟量输入电压的实际值与理想值之间的差值；相对精度指在满量电压的实际值与理想值之间的差值；相对精度指在满量程已校准的情况下，整个转换范围内任一数字量输出所程已校准的情况下，整个转换范围内任一数字量输出所对应的模拟量输入电压的实际值与理想值之间的最大差对应的模拟量输入电压的实际值与理想值之间的最大差值。转换精度用值。转换精度用LSBLSB的分数值来表示。的分数值来表示。7/12/2024188 8位位A AD D转换器转换器 ADC0809 ADC0809 图图7 715 ADC080915 ADC0809的原理框图及引脚的原理框图及引脚 7/12/2024191212位位A AD D转换器转换器 AD574A AD574A 图图716 AD574A716 AD574A的原理框图及引脚的原理框图及引脚 7/12/202420 A AD D转换器与计算机的接口转换器与计算机的接口 8 8位位A/DA/D转换器与转换器与PCPC总线工业控制机接口总线工业控制机接口图图7 717 ADC080917 ADC0809与与PCPC总线工业控制机接口总线工业控制机接口 设设8255A8255A的的A A组和组和B B组都组都工作于方式工作于方式0 0，端口，端口A A为为输入口，端口输入口，端口C C上半部上半部分为输入而下半部分为分为输入而下半部分为输出口。输出口。uADC0809ADC0809的的ALEALE与与STARTSTART引脚相连接，将引脚相连接，将PC0PC0PC2PC2输出的输出的3 3位地位地址锁存入址锁存入08090809的地址锁的地址锁存器并启动存器并启动A/DA/D转换；转换；u ADC0809ADC0809的的EOCEOC同同OEOE输入控制端相连接，当输入控制端相连接，当转换结束转换结束时，开放数据时，开放数据输出缓冲器；输出缓冲器；uEOCEOC信号还连接到信号还连接到8255A8255A的的C C口，口，CPUCPU通过查通过查询询PC7PC7的状态而控制数据的输入过程。的状态而控制数据的输入过程。7/12/202421根据图根据图7 71717接口方接口方法，采用查询方式完法，采用查询方式完成成8 8路模拟量数据采路模拟量数据采集的程序框图集的程序框图(假设假设在主程序中已完成对在主程序中已完成对8255A8255A的初始化编程的初始化编程)。图图718 718 用用ADC0809ADC0809实现实现8 8路数据采集程序流程图路数据采集程序流程图7/12/202422uCECE、和和 的控制通过的控制通过PC2PC0输出适当的控制信号输出适当的控制信号实现。实现。1212位位A/DA/D转换器与转换器与PCPC总线工业控制机接口总线工业控制机接口 uAD574AD574片内有时钟，无需片内有时钟，无需外加时钟信号外加时钟信号;。u该电路采用双极性输入该电路采用双极性输入方式，可对方式，可对5v5v或或10v10v模拟信号进行转换模拟信号进行转换;u1212 控制引脚和控制引脚和V VLOGICLOGIC相连相连,接接+5v;+5v;图图7-19 AD574A7-19 AD574A与与PCPC总线工业控制机接口总线工业控制机接口 设设8255A的的A组和组和B组都组都工作于方式工作于方式0，端口，端口A、B和端口和端口C上半部分规定上半部分规定为输入，端口为输入，端口C的下半部的下半部分规定为输出。分规定为输出。uA0接地，使工作于接地，使工作于12位转换和读出方式位转换和读出方式;7/12/202423通过图通过图7 71919硬件硬件接口，在查询方式接口，在查询方式下，启动和读取数下，启动和读取数据的程序框图。假据的程序框图。假定已完成对定已完成对8255A8255A的初始化编程。的初始化编程。图图720 720 启动和读取启动和读取AD574AAD574A数据程序流程图数据程序流程图 7/12/2024243.3.模拟量输入通道设计模拟量输入通道设计 如果模拟输入电压已满足如果模拟输入电压已满足A/DA/D转换量程要求，就不必再转换量程要求，就不必再 用前置放大器，前置放大器可分为固定增益和可变增益两用前置放大器，前置放大器可分为固定增益和可变增益两种，前者适用于信号范围固定的传感器，后者适用于信号种，前者适用于信号范围固定的传感器，后者适用于信号范围不固定的传感器范围不固定的传感器 ；如果在如果在A/DA/D转换期间，模拟输入电压信号变化微小，且在转换期间，模拟输入电压信号变化微小，且在A/DA/D转换精度之内，也就不必选用采样保持器。转换精度之内，也就不必选用采样保持器。A/DA/D转换器位数的选择主要取决于系统测量精度。转换器位数的选择主要取决于系统测量精度。A/DA/D转换器的转换时间或转换速率的选择取决于使用对象。转换器的转换时间或转换速率的选择取决于使用对象。采样保持器采样保持器(S/H)(S/H)的选用取决于测量信号的变化频率，原的选用取决于测量信号的变化频率，原则上直流信号或变化缓慢的信号可以不用采样保持器。则上直流信号或变化缓慢的信号可以不用采样保持器。7/12/202425确定确定A/DA/D转换器位数的方法有以下两种：转换器位数的方法有以下两种：输入信号的动态范围输入信号的动态范围设输入信号的最大值和最小值分别为设输入信号的最大值和最小值分别为 式中式中n n为为A/DA/D转换器的位数，转换器的位数，为转换当量，则动态范围为转换当量，则动态范围为为 因此，因此，A/DA/D转换器位数为转换器位数为7/12/202426 输入信号的分辨率输入信号的分辨率 有时对有时对A/DA/D转换器的位数要求以分辨率形式给出，其定义为转换器的位数要求以分辨率形式给出，其定义为 如果所要求的分辨率为如果所要求的分辨率为D D0 0，则位数，则位数例如，某温度控制系统的温度范围为例如，某温度控制系统的温度范围为00至至200200，要求分，要求分辨率为辨率为0.0050.005（相当于（相当于11），可求出），可求出A/DA/D转换器的位数转换器的位数 因此，取因此，取A/DA/D转换器的位数转换器的位数n n为为8 8位。位。7/12/202427 图图7 721 821 8通道通道1212位位A/DA/D转换模板转换模板 以以PC总线工业控制机的模拟量输入通道模板设计为例。总线工业控制机的模拟量输入通道模板设计为例。单极性单极性010V12位分辨率位分辨率转换时间转换时间程序查程序查询工作询工作方式方式7/12/202428该模板采集一组数据的过程如下：该模板采集一组数据的过程如下：（1 1）通道选择）通道选择将模拟量输入的通道号写入将模拟量输入的通道号写入8255A8255A的端口的端口C C低低4 4位，使位，使LF398LF398的的工作状态受工作状态受AD574AAD574A的的STSSTS控制，控制，A/DA/D未转换期间，未转换期间，LF398LF398处于采样状态。处于采样状态。（2 2）启动）启动AD574AAD574A进行进行A/DA/D转换转换通过通过8255A8255A的端口的端口C C的的PC4PC4PC6PC6输出控制信号启动输出控制信号启动A/DA/D。在。在A/DA/D转换期间，转换期间，LF398LF398处于保持状态。处于保持状态。（3 3）查询）查询AD574AAD574A是否转换结束是否转换结束读读8255A8255A的端口的端口A A，了解，了解STSSTS是否已由高电平变为低电平。是否已由高电平变为低电平。（4 4）读取转换结果）读取转换结果若查询到若查询到STSSTS由由1 1变为变为0 0，则读，则读8255A8255A的端口的端口A A和和B B，便可得到转，便可得到转换结果。换结果。7/12/2024297 73 3 模拟量输出通道模拟量输出通道 1 1 模拟量输出通道的结构形式模拟量输出通道的结构形式 图图723 723 共用共用D DA A转换器的结构转换器的结构 图图722 722 一个通路一个一个通路一个D DA A转换器的结构转换器的结构 只适用于通路数量多只适用于通路数量多且速度要求不高的场且速度要求不高的场合，可靠性较差。合，可靠性较差。转换速度快、转换速度快、工作可靠。工作可靠。7/12/2024302 2 模拟量输出通道中常用器件和电路模拟量输出通道中常用器件和电路 D/AD/A转换器转换器 D/A转换器的作用是将数字量转换为模拟量，它是转换器的作用是将数字量转换为模拟量，它是模拟量输出通道的核心部件，是计算机和模拟系统模拟量输出通道的核心部件，是计算机和模拟系统之间的接口。之间的接口。D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标分辨率：分辨率：D/AD/A转换器的分辨串定义为基准电压转换器的分辨串定义为基准电压 与与 之比值，其中之比值，其中n n为为D/AD/A转换器的位数。转换器的位数。稳定时间：稳定时间：输入二进制数变化量是满刻度时，输入二进制数变化量是满刻度时，输出达到离终值输出达到离终值 时所需的时所需的时间。时间。7/12/202431转换精度：转换精度：其中绝对精度是指输入满刻度数其中绝对精度是指输入满刻度数字量时，字量时，D/AD/A转换器的实际输出值与理论值之转换器的实际输出值与理论值之间的最大偏差；相对精度是指在满刻度己校准间的最大偏差；相对精度是指在满刻度己校准的情况下，整个转换范围内对应于任一输入数的情况下，整个转换范围内对应于任一输入数据的实际输出值与理论值之间的最大偏差。转据的实际输出值与理论值之间的最大偏差。转换精度用最低有效位换精度用最低有效位LSBLSB的分数来表示，如土的分数来表示，如土1/2 LSB1/2 LSB、土、土1/4 LSB1/4 LSB等。等。线性度：线性度：理想的理想的D/AD/A转换器的输入输出特性转换器的输入输出特性应是线性的。在满刻度范围内，实际特性与理应是线性的。在满刻度范围内，实际特性与理想特性的最大偏移称为非线性度，用想特性的最大偏移称为非线性度，用LSBLSB的分的分数来表示，如土数来表示，如土1/2 LSB1/2 LSB、土、土1/4 LSB1/4 LSB等。等。7/12/202432 8 8位位D/AD/A转换器转换器DAC0832DAC0832图图724 DAC0832724 DAC0832的内部结构图的内部结构图 7/12/202433 图图725 DAC1210725 DAC1210内部结构图内部结构图 1212位位D/AD/A转换器转换器DAC1210DAC12107/12/202434 D/AD/A转换器与计算机的接口转换器与计算机的接口 8 8位位D/AD/A转换器与转换器与PCPC总线工业控制机接口总线工业控制机接口 图图726 DAC0832726 DAC0832与与PCPC总线工业控制机接口总线工业控制机接口 uDAC0832DAC0832工作在单缓冲寄工作在单缓冲寄存器方式；存器方式；uDAC0832DAC0832将输入的数字量将输入的数字量转换成差动的电流输出，转换成差动的电流输出，经过运算放大器经过运算放大器A A，将形，将形成单极性电压输出成单极性电压输出0 05V5V；u若要形成负电压输出，若要形成负电压输出，则需接正的基准电压。则需接正的基准电压。u将数字量转换后得到的将数字量转换后得到的输出电流通过内部反馈电输出电流通过内部反馈电阻流到放大器的输出端。阻流到放大器的输出端。7/12/202435图图727 727 用用DAC0832DAC0832实现实现8 8位位D/AD/A转换程序框图转换程序框图 配合图配合图726726硬件接口，硬件接口，8 8位位D/AD/A转换程序框图如转换程序框图如图。图。7/12/2024361212位位D/AD/A转换器与转换器与PCPC总线工业控制机接口总线工业控制机接口 图图 7 728 DAC121028 DAC1210转换器与转换器与PCPC总线工业控制机接口总线工业控制机接口 端口地址译码端口地址译码器译器译 、三个口三个口地址，这三个地址，这三个口地址用来控口地址用来控制制DAC1210DAC1210工工作方式和进行作方式和进行1212位转换。位转换。7/12/202437以图以图7 72828接口为例，接口为例，其转换接口程序框其转换接口程序框图如图图如图 图图7 729 1229 12位位D/AD/A转换程序框图转换程序框图 7/12/202438 双极性模拟量输出的实现方法双极性模拟量输出的实现方法 为为单极性输出，单极性输出，若若D D为输入数字为输入数字量，量，为为基准参考电压，基准参考电压，且为位且为位D DA A转转换器，则有换器，则有 为双极性输出，且可推导得到为双极性输出，且可推导得到 这种双极性输出方式，是把最高位当作符号位使用，与这种双极性输出方式，是把最高位当作符号位使用，与单极性输出比较，使分辨率降低单极性输出比较，使分辨率降低1 1位。位。图图7 730 D/A30 D/A转换器双极性输出电路转换器双极性输出电路7/12/202439 VI转换和自动手动切换转换和自动手动切换 n电压电流转换电压电流转换 0 010V/010V/0l0mAl0mA转换转换 图图7 731 031 010V/010V/0l0mAl0mA的转换电路的转换电路如图，当运放开环增如图，当运放开环增益足够大时，输出电益足够大时，输出电流流 与输入电压与输入电压 的关系只与反馈电阻的关系只与反馈电阻 有关，因而具有恒流有关，因而具有恒流性能。反馈电阻的值性能。反馈电阻的值由组件的量程决定，由组件的量程决定，当当 时，输出电流时，输出电流 在在DC 0DC 0l l 0mA0mA范围内线性的与范围内线性的与DC 0DC 0l0Vl0V输入电压输入电压 对应。对应。7/12/2024400 05V/05V/020mA20mA转换转换 输出电流输出电流 若令若令 ,则有则有略去反馈回路的电流，则有略去反馈回路的电流，则有7/12/202441n 自动手动切换自动手动切换 图图7 733 33 带自动手动切换的带自动手动切换的V VI I变换电路变换电路 功能之一功能之一是把是把0 05V5V的输入信号变为的输入信号变为0 010mA10mA的直流输出电流。的直流输出电流。功能之二功能之二就是实现自动控制方式（就是实现自动控制方式（A A）和随时可切换的手动操）和随时可切换的手动操作方式（作方式（H H）之间的无扰切换。）之间的无扰切换。7/12/2024423 3 模拟量输出通道设计模拟量输出通道设计 D/AD/A转换器位数的选择转换器位数的选择 D DA A转换器位数的选择取决于系统输出精度；转换器位数的选择取决于系统输出精度；D DA A转换器输出一般都通过功率放大器推动执行机构转换器输出一般都通过功率放大器推动执行机构 设执行机构的最大输入值为设执行机构的最大输入值为 ，灵敏度为，灵敏度为 ，可得，可得D DA A转换器的位数转换器的位数7/12/202443 D DA A转换模扳的设计转换模扳的设计 图图7 734 834 8通道模拟量输出通道电路图通道模拟量输出通道电路图该电路采用该电路采用DAC0832DAC0832作作8 8位位D/AD/A转换器，转换器，通过一个多通过一个多路开关路开关D4051D4051，可由程序，可由程序控制，将转控制，将转换结果从换结果从8 8通通道中的某一道中的某一通道中送出，通道中送出，送出的结果送出的结果以电流形式以电流形式输出。输出。7/12/202444它的工作过程是：它的工作过程是：由工业控制机由工业控制机PCPC总线送出的数据，总线送出的数据，通过通过OUTOUT指令，由指令，由DAC0832DAC0832进行转换。然后再进行转换。然后再用用OUTOUT指令，通过指令，通过D D0 0、D D1 1、D D2 2位打开多路开关位打开多路开关的某一通道而送出，其输出端所接的保持器的某一通道而送出，其输出端所接的保持器是为了保持是为了保持D/AD/A输出稳定，起到电压保持作用，输出稳定，起到电压保持作用，由由V/IV/I转换器输出转换器输出4 420mA20mA的电流信号。的电流信号。7/12/202445