微机测控技术ch2.2.ppt

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1、2.2模拟输出通道1测控系统的信号输出通道的类型1、数字信号输出通道2、模拟信号输出通道微机测控技术2数字信号输出通道的功能1、测量结果的数字显示（LED、LCD显示、CRT显示）；2、测量结果的数字记录(数字磁记录或光记录、打印纸记录等)；3、测量结果的数据传输。微机测控技术3模拟信号输出通道的功能1、测量系统模拟信号输出通道是将测量获得的数据转换成模拟信号并经必要信号调理后送到模拟显示器或模拟记录装置形成测量信号的模拟显示或模拟记录。2、控制系统模拟输出通道的输出模拟信号主要用于对连续变量的执行机构进行驱动，完成序列控制

2、动作。微机测控技术4模拟输出通道的设计一、模拟输出通道的基本理论二、模拟输出通道的基本结构三、模拟输出通道组成电路的选用微机测控技术5一、模拟输出通道的基本理论1、零阶保持与平滑滤波2、保持周期的确定3、数字自动增益控制(AGC)微机测控技术61、零阶保持与平滑滤波模拟信号数字化一般包括以下三个环节：1、采样：由采样开关或多路开关完成的；2、量化：由A/D转换器完成3、编码：由A/D转换器完成模拟信号数字化，实际上只包括采样和A/D转换两道环节。相应的，如果要从控制器中输出的数字信号序列恢复出模拟信号也必须经过两个与上述过程

3、相反的环节，即：1、D/A转换2、保持微机测控技术7保持的内容及实现保持的内容：将信号的当前值维持其大小至下一个周期。保持的实现：采用各种类型的信号保持器。微机测控技术8保持与采样的特点：1、保持是与采样相反的过程2、模拟信号数字化所得到的数据是模拟信号在各个采样时刻瞬时幅值的A/D转换结果。3、A/D转换结果再经过D/A转换后，也只能得到模拟信号各采样时刻近似幅值(且与原幅值存在一定的量化误差)。4、D/A转换后，得到了模拟信号波形上的若干非连续的采样点的值，并不能得到在时间上连续存在的波形。5、下级电路的驱动往往需要连续

4、信号。微机测控技术9保持的方式保持方法：在模拟输出通道中，为获得时间上连续的模拟信号，就必须采用一定的方法来填补相邻采样点之间的空白。这就是保持的实现。1、这种连接两个点来获得连续的模拟信号的保持方法，一般而言，有很多种方法，如，用折线、直线、抛物线等：2、最常用也最简单最容易实现的两种方法就是一阶保持及零阶保持：微机测控技术10一阶保持及零阶保持的实现根据实现时采用方程的阶次来定义：一阶保持：把相邻采样点之间用直线连接起来，如图a：零阶保持：把每个采样点的幅值保持到下一个采样点，如图b；微机测控技术11零阶保持的实现零阶保

5、持结构简单，便于硬件实现，这儿以零阶保持器为例进行说明。零阶保持电路的实现方式：数字保持方式模拟保持方式微机测控技术12数字保持方式在D/A转换前加一个寄存器(D/A或外电路中)，各采样点的数据在该寄存器中一直保存到本路信号的下个采样点数据到来为止，D/A转换器输出不是离散的脉冲电压而是连续的台阶电压，如图：上述电路中，也可采用一公用的D/A转换器，此时电路输出会有时间上延时，不能达到同步输出。微机测控技术13模拟保持方式在公用的D/A之后每路加一个采样保持器，采样保持器将D/A转换器输出的电压保持到本路信号的下一个采样电压

6、产生时为止，采样保持器输出波形也是连续的台阶电压。如下图：微机测控技术14模拟及数字保持方式的特点：1、数字保持法保持数字信号，模拟保持法保持模拟电压信号；2、对于模拟保持方式，采样保持器的保持电容有漏电，因此保持电压会发生跌落；3、对于数字保持方式，数据寄存器在保持期间数据不会变化；微机测控技术154、模拟保持的电路结构比数字保持的电路结构简单，成本较低；5、对于单通道的电路，采用数字保持的方式将优于采用模拟保持方式；微机测控技术16平滑滤波多数的实际控制系统中，执行机构往往需要连续的模拟信号来驱动，通道最终输出的模拟信号

7、都具有连续特性的平滑信号，如f(t)。实际零阶保持器输出波形如图实线所示阶梯形状，有必要在D/A转换后(或零阶保持器输出以后)的电路中，设计合适电路，得到具有平滑输出的控制信号，满足系统输出要求。微机测控技术17平滑滤波的功能：为获得如上图中f(t)的光滑输出曲线，通常在电路中，在零阶保持器后加上合适的平滑滤波器。微机测控技术18平滑滤波器的设置通常取平滑滤波器的截止频率fh等于信号最高频率fc且等于保持频率的四分之一，即下式成立：根据频谱分析，零阶保持器后接平滑滤波器，基本上可以从D/A转换器输出的离散脉冲序列中恢复出光滑

8、的信号波形f(t)。微机测控技术192、保持周期的确定假设电路中共有m路模拟信号输出通道，微机每隔时间t0送出一个数据到输出通道，那么，对于前述的两种零阶保持电路，其保持周期TS都为：TS=m•t0微机测控技术20保持周期对输出波形的影响1、如果模拟信号输出通道中设定的保持周期TS，与模拟