第四章 过程通道与人机接口(二)

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1、一个通路一个D／A转换器的结构转换速度快、工作可靠。3模拟量输出通道共用D／A转换器的结构只适用于通路数量多且速度要求不高的场合，可靠性较差。3.1模拟量输出通道中常用器件和电路(1)D/A转换器D/A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之间的接口。模拟量输出通道的组成：接口电路，控制电路，D/A转换器，电压/电流（V/I）变换器等。D/A转换器原理任何一个n位的二进制数，均可用表达式DATA=D020+D121+D222+……+Dn-12n-1来表示。在D/A转换中，要将数字量转

2、换成模拟量，必须先把每一位代码按其“权”的大小转换成相应的模拟量，然后将各分量相加，其总和就是与数字量相应的模拟量，这就是D/A转换的基本原理。D/A转换器的主要技术指标分辨率：定义为基准电压与之比值，其中n为D/A转换器的位数。稳定时间：输入二进制数变化量是满刻度时，输出达到离终值时所需的时间。线性度：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LSB的分数来表示，如土1/2LSB、土1/4LSB等。转换精度：转换精度用最低有效位LSB的分数来表示，如土1/2LSB、土1/4LSB等。绝对精度：是指输入满刻度数

3、字量时，D/A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。数字量输入方式：并行输入和串行输入模拟量输出方式：电流输出和电压输出D/A转换的分辩率：低分辩率、中分辩率和高分辩率。D/A转换器的种类DAC0832是8位D/A转换芯片，具有以下特点：与TTL电平兼容；分辨率为8位；建立时间为1μs；功耗为20mW；电流输出型D/A转换器。8位D/A转换器DAC0832DAC0832结构及引脚说明①CPU执行输出指令，输出8位数据给D

4、AC0832；②在CPU执行输出指令的同时，使ILE、/CS、/WR1三个控制信号端都有效，8位数据锁存在8位输入寄存器中；③当/WR2、/XFER两个控制信号端都有效时，8位数据再次被锁存到8位DAC寄存器，这时8位D/A转换器开始工作，8位数据转换为相对应的模拟电流，从Iout1和Iout2输出。DAC0832工作过程DAC0832接口电路与8位DAC0832的2点区别分辨率为12位，12条数据输入线（DI0~DI11）。通过字节控制信号BYTE1/2控制数据的输入该信号为高电平时，12位数据（DI0~DI11）同时存入第一

5、级的两个输入寄存器；该信号为低电平时，只将低4位数据（DI0~DI3）存入低4位输入寄存器。12位D/A转换器芯片DAC1210DAC1210结构及引脚说明端口地址译码器译、、三个口地址，这三个口地址用来控制DAC1210工作方式和进行12位转换。DAC1210接口电路MM0V译码器DAC1210+5VVRDGNDAENAGNDCCVREFV0A1A9AIOW+-fbROUT1IOUT2IXFER1WR2WR0DI7D0D11DICS1Y2Y21BYTE/BYTE1A+-2AK10K10K5MMM0Y12位D/A转换程序框图(2

6、)D/A转换器的输出在计算机过程控制中，外部执行机构有电流控制的，也有电压控制的，因此根据不同的情况，使用不同的输出方式。D/A转换的结果若是与输入二进制码成比例的电流，称为电流DAC，若是与输入二进制码成比例的电压，称为电压DAC。单极性电压输出双极性电压输出电流输出V／I转换和自动／手动切换V／I转换当运放开环增益足够大时，输出电流Io与输入电压Vi的关系只与反馈电阻Rf有关，因而具有恒流性能。反馈电阻的值由组件的量程决定。自动／手动切换3.2模拟量输出通道设计(1)D/A转换器位数的选择D/A转换器位数取决于系统输出精度；

7、D/A转换器输出一般都通过功率放大器推动执行机构。设执行机构最大输入值为Umax，灵敏度为Umin，可得D／A转换器的位数(2)D/A转换器接口的隔离技术由于D/A转换器输出直接与被控对象相连，容易通过公共地线引入干扰，因此要采取隔离措施。通常采用光电耦合器，使控制器和被控对象只有光的联系，达到隔离的目的。隔离方式：模拟信号隔离和数字信号隔离。模拟量隔离Vout1Vout2ILIwV_模拟信号隔离方法的优点是：只使用少量的光电耦合器，成本低；缺点是调试困难，如果光电耦合器挑选不合适，将会影响变换的精度和线性度。数字量隔离数字信号

8、隔离的优点是调试简单，不影响转换的精度和线性度；缺点是使用较多的光电耦合器，成本高。(3)D/A转换器模板的标准化设计合理地选择D/A转换芯片及相关外围电路：掌握各类集成电路性能指标及引脚功能，以及与D/A转换模板连接的CPU总线的功能、接口及其特点；软硬件设计