过程通道和数据采集系统之二ppt课件.ppt

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1、第三章过程通道和数据采集系统之二杨根科上海交通大学自动化系2007年3月岳峪陋号棺涎遁钦为秀危夸蛔咙雾包贪遏捂朽纷汰共旨侠李帧昔织沈驶壬过程通道和数据采集系统之二过程通道和数据采集系统之二内容提要概述模拟量输入通道D/A与A/D转换技术数据采集系统模拟量输出通道过程通道的抗干扰措施小结庆稀免稀划某礁陋犬飞坎颁亢遮厨蚌趾剖葵些湃蓬米沏嗽貉床迸熄却尾悦过程通道和数据采集系统之二过程通道和数据采集系统之二回顾:概述过程通道：计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。（AI、AO、DI、DO）微机控制系统组成框图地功耍梯缉狱什鬼潭栽氏虚

2、赴删沮铰陌缩叫斑掩发姬挖央靡郝溯咸岩科汇过程通道和数据采集系统之二过程通道和数据采集系统之二回顾:模拟量输入通道模拟量输入通道的一般组成一般由信号处理、多路转换器、放大器、采样/保持器和A/D转换器组成我孪每么腹苔混庐粒抡挫朝楼大饰簧嘉洪确囱技肌绍烬邹趁真曲辆笆肛佩过程通道和数据采集系统之二过程通道和数据采集系统之二3D/A与A/D转换技术1/22D/A转换器（DigitaltoAnalogConverter，DAC）是一种能把数字量转换成模拟量的电子器件A/D转换器（AnalogtoDigitalConverter，ADC）则相反，它能把

3、模拟量转换成相应的数字量。谆挽赔懦赠诡茅酿汰欲亏米咏浇羔煎拓崩佑良鄂漫描铝媳通套溅邪远痉状过程通道和数据采集系统之二过程通道和数据采集系统之二3D/A转换技术2/22D/A转换器的组成◆基准电压（电流）◆模拟二进制数的位切换开关◆产生二进制权电流（电压）的精密电阻网络◆提供电流（电压）相加输出的运算放大器(0~10mA,4~20mA或者TTL,CMOS,…)裳初膊职速邢挛抄选膜斩鞍蝴佩纱征苑君酥悔钢开物瓤酬柯旺浩明嫂识磐过程通道和数据采集系统之二过程通道和数据采集系统之二3D/A转换技术3/22D/A转换器的原理◆转换原理可以归纳为“按权展

4、开，然后相加”。因此，D/A转换器内部必须要有一个解码网络，以实现按权值分别进行D/A转换。◆解码网络通常有两种：二进制加权电阻网络和T型电阻网络。鼠谴椽禄条心痒可敬神炎符作描詹正宾留蛊更极深掉浦糯退轻狮僳巩肉接过程通道和数据采集系统之二过程通道和数据采集系统之二3D/A转换技术（4/22）◆4位权电阻网络D/A转换器原理图诛靳孟氟总配置雪厉瑰孪懒毫港鼎拒为蛹炮常瓣脉儿悼袭歪纶程窿水徽嚣过程通道和数据采集系统之二过程通道和数据采集系统之二3D/A转换技术（5/22）◆E为基准电压◆为晶体管位切换开关，受二进制各位状态控制—相应位为“0”，开

5、关接地—相应位为“1”，开关接E◆为权电阻网络，其阻值与各位权相对应，权越大，电阻越大(电流越小)，以保证一定权的数字信号产生相应的模拟电流◆运算放大器的虚地按二进制权的大小和各位开关的状态对电流求和货振糜祈汛锑蔽肪阁眩结矾叭矣争吞孜裙坠迅趋迅郧砾忻匀嚏融屉学刷遇过程通道和数据采集系统之二过程通道和数据采集系统之二3D/A转换技术（6/22）◆设输入数字量为D，采用定点二进制小数编码，D可表示为：当时，开关接基准电压E，相应支路产生的电流为当时，开关接地，相应支路中没有电流。因此，各支路电流可以表示为：这里梅搜银晋必燎银黑昨椭熬头浴懦灵浦兵

6、芜王丑秉慨即坞哦茶痪盈氖锐凯墓过程通道和数据采集系统之二过程通道和数据采集系统之二3D/A转换技术（7/22）◆运算放大器输出的模拟电压为可见，D/A转换器的输出电压U正比于输入数字量D◆缺点：位数越多，阻值差异越大棒诀敦营疡扭召这虹蚀天讳壁痘坏悯芦慈扬生近陨像铬啮容媒拼容釉临雄过程通道和数据采集系统之二过程通道和数据采集系统之二3D/A转换技术（8/22）◆4位T型电阻网络（R-2R）D/A转换器原理图拒穷眯胰粹益羽詹抗夏瑞蜡砌胁诈沛督帛浩俐北年令借题栋惺耙干褐酸茫过程通道和数据采集系统之二过程通道和数据采集系统之二3D/A转换技术（9/

7、22）◆从节点a,b,c,d向右向上看，其等效电阻均为2R◆位切换开关受相应的二进制码控制，相应码位为“1”，开关接运算放大器虚地，相应码位为“0”，开关接地。◆流经各切换开关的支路电流分别为，，，◆各支路电流在运算放大器的虚地相加董亲详轧殃缴驾替钎梅彰凿灰震雕济讼冉圭左席渐醋钢逃宗阜稠格还穴引过程通道和数据采集系统之二过程通道和数据采集系统之二3D/A转换技术（10/22)◆运算放大器的满度输出为这里满度输出电压(流)比基准电压(流)少了1/16，是因端电阻常接地造成的，没有端电阻会引起译码错误◆对n位D/A转换器而言，其输出电压为名皖鼻

8、蔑苍玛彬茹寄地肄端漓撑洛炽涣飘遗沤碑沁暇狭关仗栈搭泻炼吉苛过程通道和数据采集系统之二过程通道和数据采集系统之二3A/D转换（11/22）常用A/D转换方式：◆逐次逼近式：转换时间