前向通道后向通道

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1、7.1前向通道和后向通道7.2D/A转换器7.3A/D转换器7.4传感器及信号调理电路7.5驱动电路7.1测控系统中前向和后向通道的构成一、前向通道1、模拟通道传感器——把非电量的模拟量（温度、压力、流量等）转换成电压或电流信号。量程放大器——通常传感器输出的电压信号仅为毫伏级或微伏级，而A/D转换器要求的输入电压为几伏，因此必须用量程放大器进行信号放大。多路模拟开关——为使多个模拟信号能共用一个A/D转换器，依次从多路模拟信号中选取一路转换。采样/保持电路——把连续不断变化的模拟量送入A／D转换器之前进行时间上的离散。A/D转换器——把模拟量转换为数字量。2、数字通道整形电路——使数字信号

2、或开关量（编码器、行程开关、光电开关等信号）满足TTL电平要求。光电隔离——防止现场干扰进入微型机。三态缓冲——现场信号在需要时进入微型机数据总线。二、后向通道1、模拟通道D/A转换器——把数字量转换为使输出模拟量。平滑滤波器——使输出模拟量连续。分路器——将转换后的模拟量依次分配到多个模拟设备，使多个设备能共用一个D/A转换器。2、数字通道数据锁存——锁存数据总线输出信号光电隔离——防止现场干扰7.2D/A转换器7.2.1基本概念一、D/A转换原理D/A转换器的核心电路是解码网络，解码网络的主要形式有两种：一种是权电阻网络；另一种是T型电阻网络。二、D/A转换器的主要性能指标D/A转换器的

3、主要性能指标是分辨率和建立时间。1、分辨率（Resolution）指最小模拟输出量（对应输入数字量仅最低位为1）与最大量（对应输入数字量所有有效位为1）之比。通常用D/A转换器输入的二进制数的位数来描述.2、建立时间（SettingTime）是将一个数字量转换为稳定模拟信号所需的时间，也可以认为是转换时间D/A转换器有电压输出型和电流输出型两种输出方法，电流输出型需外接电流—电压转换电路得到电压输出，一般外接运算放大器使用。7.2.2典型的D/A转换器芯片DAC0832是8位分辨率的D/A转换集成芯片，电流输出，电流建立时间1μs，输入数字量8位，与微机并行连接。双缓冲工作方式是指两个寄存器

4、分别接收转换数据。使两个输入寄存器具有各自的地址，转换数据分别写入输入寄存器。而并联使两个DAC寄存器具有相同的地址，输入寄存器中的数据可以同时写入两个DAC寄存器，而后同时进行D/A转换。此工作方式一般用来实现多路模拟信号的同步输出。DAC0832内部有两个8位寄存器：输入寄存器，DAC寄存器。可实现三种工作方式：双缓冲、单缓冲和直通方式。单缓冲工作方式指两个寄存器在控制信号作用下，同时接收转换数据。一般用来实现一路信号模拟的输出。直通工作方式是指两个寄存器的控制信号全部接固定的有效电平，使数字量直接进入D/A转换器进行转换，不需单片机参与控制二、电压输出电路DAC0832电流输出型转换器

5、两种电压输出电路。根据输出设备需要的信号极性选择。1、单极性输出电路2、双极性输出电路三、DAC0832接口设计及应用程序举例7.3A/D转换器7.3.1A/D转换器工作原理一、基本概念（1）逐次逼近型ADC逐次逼近型ADC由比较器、D/A转换器、比较寄存器SAR、时钟发生器以及控制逻辑电路组成，将采样输入信号与已知电压不断进行比较，然后转换成二进制数。（2）并行比较型ADC并行比较型ADC是现今速度最快的模/数转换器，通常称为“闪烁式”ADC。它由电阻分压器、比较器、缓冲器及编码器四部分组成。（3）积分型ADC积分型ADC又称为双斜率或多斜率ADC基本原理是通过两次积分将输入的模拟电压转换

6、成与其平均值成正比的时间间隔。在此时间间隔内利用计数器对时钟脉冲进行计数，从而实现A/D转换。（4）压频变换型ADC压频变换型ADC是先将输入模拟信号的电压转换成频率与其成正比的脉冲信号，然后在固定的时间间隔内对此脉冲信号进行计数，计数结果即为正比于输入模拟电压信号的数字量。（5）∑-△型ADC∑-△型ADC是根据前一量值与后一量值的差值即所谓的增量的大小来进行量化编码。三、A/D转换芯片的主要性能指标（1）分辨率习惯上以输出的二进制位数或BCD码位数表示分辨率。如一个输出为8位二进制数的A/D转换器，称其分辨率为8位。分辨率还可以用百分数来表示，例如8位A/D转换器的百分数分辨率为（1/2

7、55）×100%=0.39%。（2）转换精度转换精度是指一个实际的A/D转换器与理想的A/D转换器相比的转换误差。（3）转换时间转换时间是指A/D转换器完成一次转换所需要的时间。其倒数为转换速率。7.3.2典型的A/D转换器芯片举例ADC0809是8通道8位逐次逼近型A/D转换器。首先控制逻辑使逐次逼近寄存器最高位为1，接着该值经D/A转换后与输入电压比较。比较器输出决定该位1的去留，该工作如此向低位推进，直