sinking型与sourcing型数字信号i-o接口应用

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1、Sinking型与Sourcing型数字信号I/O接口应用　　摘要：当为控制系统选择数字信号输入/输出模块的接口类型时，正确理解SinkingCurrent（灌电流）和SourcingCurrent（拉电流）的概念是非常重要的。讨论数字信号输入/输出接口/连接电路时会经常使用这些术语，在设计与负载连接的电路时，除了考虑电压、电流、功率等匹配外，更要注意灌电流型和拉电流型DI/O的区别，以使得连接电路更合理、可靠，逻辑表达更清楚和正确。关键词：数字信号输入/输出；灌电流/吸入电流；拉电流/流出电流；公共端；现场设备；负载中图分类号：TN919.3文献标志码：A文章

2、编号：2095-1302（2014）03-0049-030引言在控制系统中，一般不可避免地要用到数字输入/输出模块（板卡），通过与外部设备的连接电路，实现控制系统DI/O信号的接入/接出及相应控制逻辑。如在某控制系统中，选用了NI9PXI-6514/6515DI/O板卡[1]，可提供32通道带光耦Sourcing/Sinking混合型DI，同时，6514亦提供32通道带光耦达林顿驱动Sourcing型DO，6515亦提供32通道带光耦达林顿驱动Sinking型DO。虽然DO通道上电缺省为0，但可根据逻辑表达需求，软件设置为0或1[2]。1数字信号线的连接图1所示

3、是一种光隔离数字输入信号线的连接图，可以看出，DI通道既可以作为Sinking型使用，也可以作为Sourcing型来使用。连接电路将外部设备成对数字信号线引入到板卡接线端子，板卡内接口电路允许电流双向流动。表1所列是DI接口驱动电路的参数表。图1光隔离数字输入信号线连接图表1NIPXI-6514/6515DI接口驱动电路参数参数最小最大输入逻辑低电平（VIL）0VDC±4VDC输入逻辑高电平（VIH）±11VDC±30VDC高电平每通道最大通过能力（IIH）4.5mA/line12.5mA/line图2所示是光隔离SourcingCurrent型数字输出信号线的

4、连接电路，该电路中，PXI-6514上DO通道只能作为Sourcing型使用。连接电路将板卡DO接线端子接到外部负载，板卡内接口驱动电路仅允许电流通过板卡DO接线端子单向流出。图2光隔离SourcingCurrent型数字输出信号线连接电路图3所示是光隔离Sinking9Current型数字输出信号线连接电路，该电路中，PXI-6515上DO通道只能作为Sinking型使用。连接电路将板卡DO接线端子接到外部负载，板卡内接口驱动电路仅允许电流经外部负载、信号线、板卡接线端子单向流入。表2所列是NIPXI-6514/6515DO接口的驱动电路图。图3光隔离Sink

5、ingCurrent型数字输出信号线连接电路图表2NIPXI-6514/6515DO接口驱动电路参数环境温度PXI-6514所有DO线PXI-6514单个DO线/PortPXI-6515所有DO线PXI-6515单个DO线/Port35℃75mA350mA125mA500mA45℃75mA350mA120mA500mA55℃75mA350mA100mA500mA正确理解SinkingCurrent和SourcingCurrent的概念是非常重要的。讨论数字信号输入/输出接口/连接电路时会经常使用这些术语。2原理解析SinkingCurrent（灌电流）：即外部电

6、路电流通过芯片引脚向芯片内灌入。如图4（a）所示，当芯片引脚呈现09V电平时，LED灯即亮。SourcingCurrent（拉电流）：即芯片内部电流通过引脚从芯片内流出至外部电路。图4所示是灌电流与拉电流原理图，在图4（b）中，当芯片引脚呈现高电平时，LED灯即亮。（a）SinkingCurrent（灌电流）（b）SourcingCurrent（拉电流）图4灌电流与拉电流原理图图5给出了4种可能的DI/O、Sinking型和Sourcing型组合连接电路原理。其中如图5（a）描述了一个Sinking型DI。要正确地连接外部电源，连接电路必须使DI端提供一个到电源

7、负端的路径。因此，从PLC的板卡DI端子开始，经板卡内部输入感测电路，最后经其Common端退出，然后连接到外部电源负极的公共端子上。然后在电源正极和DI端子间接入一个开关用来表示数字信号逻辑，连接电路完成。电流顺着箭头的方向流动时，开关闭合。图5中的其余连接电路解析，这里不再赘述。（a）SinkingCurrent型DI（b）SinkingCurrent型DO（c）SourcingCurrent型DI（d）SourcingCurrent型DO图5Sinking型和Sourcing型DI/O连接电路原理图9比较图5所示的4种连接电路，会发现：外部电源、连接电路、

8、板卡内部电路等都是针对直