计算机控制系统过程通道技术课件.ppt

《计算机控制系统过程通道技术课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章过程通道技术§2.2通道接口技术§2.1概述§2.3数字量输入通道§2.4数字量输出通道§2.5模拟量输入通道§2.6模拟量输出通道要点总结§2.5模拟量输入通道§2.5.2信号处理§2.5.1模拟量输入通道的结构§2.5.3采样保持§2.5.4多路转换器§2.5.5A/D转换技术§2.5.1模拟量输入通道的结构并行转换结构对于高速系统．特别是需要同时得到描述系统性能各项数据的系统，可采用下图所示并行转换结构。其特点是速度快、工作可靠，即使某一通路有故障，也不会影响其他通路正常工作。§2.5.1模拟量输入通道的结构多路通道共享采样保持或模数转换(A／D)电路§2.5

2、.2信号处理一、信号处理形式二、常用的放大电路三、I/V变换§2.5.2信号处理一、信号处理形式1、传感器输出为大信号模拟电压2、传感器输出为小信号模拟电压§2.5.2信号处理一、信号处理形式3、传感器输出的是大电流信号4、传感器输出的是小电流信号§2.5.2信号处理二、常用的放大电路1、运算放大器的基本电路（1）反比例放大器§2.5.2信号处理（2）正比例放大器§2.5.2信号处理（3）跟随器§2.5.2信号处理2、仪表放大器在许多检测技术应用场合，传感器输出的信号往往较弱，而且其中还包含工频、静电和电磁耦合等共模干扰，对这种信号的放大就需要放大电路具有很高的共模抑制比

3、以及高增益、低噪声和高输入阻抗，习惯上将具有这种特点的放大器称为测量放大器或仪表放大器。§2.5.2信号处理2、仪表放大器§2.5.2信号处理2、仪表放大器在某些只需简单放大的情况下，采用一般运放组成的测量放大器作为传感器的输出信号放大是可行的，但为了保证精度常需采用精密匹配的外接电阻，才能保证最大的共模抑制比，否则增益的非线性也比较大；此外还需考虑放大器的输入电路与传感器的输出阻抗的匹配问题，因此，在要求较高的场合，常采用集成测量放大器。例如：AD521、AD522、INA101等。§2.5.2信号处理3、程控放大器在模拟信号送到模数变换系统时，为减少转换误差，一般希望

4、送来的模拟信号尽可能大。如万用表、示波器等许多测量仪器的量程变换等。较容易想到的办法就是通过模拟开关改变反馈电阻阻值，如下图所示。§2.5.2信号处理在也有许多集成的程控放大器，如AD524、AD624、PGA200等。§2.5.2信号处理3、隔离放大器在有强电或强电磁干扰等环境中，为了防止电网电压等对测量回路的损坏，其信号输入通道常采用隔离技术；在生物医疗仪器上，为防止漏电流、高电压等对人体的意外伤害，也常采用隔离放大技术，以确保患者安全；此外，在许多其他场合也常需要采用隔离放大技术。能完成这种任务，具有这种功能的放大器称为隔离放大器。一般来讲，隔离放大器是指对输入、输

5、出和电源三者彼此相互隔离的测量放大器。目前，隔离放大器中采用的方式主要有两种：变压器耦合和光电耦合。常用的有AD204、ISO100等§2.5.2信号处理三、I/V变换在模拟输入通道中AD一般只能将电压信号转换成数字信号，故若传感器输出的是电流信号就必须采用I/V转换电路进行变换。无源I/V变换有源I/V变换§2.5.2信号处理无源I/V变换最简单的无源I/V变换？令电流通过一个精密电阻R，则电阻上的电压(V＝I×R)就是所要转换的电压。对于0～10mA输入信号，可取R1=100Ω，R2=500Ω，且R2为精密电阻，这样当输入的电流为0～10mA电流时，输出的电压为0～5

6、V§2.5.2信号处理有源I/V变换§2.5.3采样保持AD转换器将模拟信号转换为数字量需要一定的时间，对于随时间变化的模拟信号来说，转换时间决定了每个采样时刻的最大转换误差。AD转换延迟所引起的可能误差是△U。对于一定的转换时间，最大可能的误差发生在信号过零的时刻，因为此时dU／dt最大，转换时间一定，所以△U最大。§2.5.3采样保持令U＝Umsinωt，则式中，Um为正弦信号的幅值，f为信号频率，在坐标原点取△t=tA/D，则得原点处转换的不确定电压误差为§2.5.3采样保持误差的百分数为实例：一个10位的AD转换器，若要求转换精度为0.1%，转换时间为10μs，则

7、允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为§2.5.3采样保持采样/保持器一般由模拟开关、储能元件（电容）、输入和输出缓冲放大器组成。采样保持电路有两个工作状态，一是采样状态．二是保持状态。§2.5.3采样保持选择采样/保持器时，应考虑如下因素：采样保持器的孔径时间tAP：保持命令发出后K完全断开所需时间；采样保持器的捕捉时间tAC：由保持到采样时输出U，从原保持值过渡到跟踪信号的时间；保持电压变化率：。其中，ID是输入C或流出C总的漏电流。选择tAP、tAC小、变化率小的采样保持器。§2.5.3采样保持应当指出，在模拟量输入通道中