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时间:2021-04-23
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1、2.4-模拟量输出通道资料引言在计算机控制系统中,把输入各种通道的信号传送给计算机,通过计算机运算和处理后,将结果输出给执行机构,以控制被控对象产生相应的操作。但由于计算机输出的是数字量,而执行机构往往要求模拟量输入,这就需要有相应的环节把数字量转换成适合于执行机构的模拟量,实现这一功能的环节就是模拟量输出通道。模拟量输出通道的任务--把计算机处理后的数字量信号转换成模拟量电压或电流信号,去驱动相应的执行器,从而达到控制的目的。一、模拟量输出通道的一般结构模拟量输出通道(称为D/A通道或AO通道)构成--一般是由接口电路、数/模转换器(简称D/A或DAC)和放大/变换电路等组成;电路结构—各通
2、道自备D/A转换器形式(图2.4-1(a))和各通道共用D/A转换器形式。(图中2.4-1(b))(1)分辨率分辨率--是指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量,即当输入数字发生单位数码变化时所对应输出模拟量的变化量,它取决于能转换的二进制位数,数字量位数越多,分辨率也就越高。其分辨率与二进制位数n呈下列关系:分辨率=满刻度值/(2n-1)=VREF/2n(2)转换精度转换精度--是指转换后所得的实际值和理论值的接近程度。它和分辨率是两个不同的概念。例如,满量程时的理论输出值为10V,实际输出值是在9.99V~10.01V之间,其转换精度为±10mV。对于分辨率很高的D/A转换器并不一定具有很
3、高的精度。(3)偏移量误差偏移量误差--是指输入数字量时,输出模拟量对于零的偏移值。此误差可通过D/A转换器的外接VREF和电位器加以调整。(4)稳定时间稳定时间--是描述D/A转换速度快慢的一个参数,指从输入数字量变化到输出模拟量达到终值误差1/2LSB时所需的时间。显然,稳定时间越大,转换速度越低。对于输出是电流的D/A转换器来说,稳定时间是很快的,约几微秒,而输出是电压的D/A转换器,其稳定时间主要取决于运算放大器的响应时间。28位DAC0832芯片<1>DAC0832性能一个8位D/A转换器电流输出方式稳定时间为1μs采用20脚双立直插式封装同系列芯片还有DAC0830、DAC0831
4、(2)DAC0832工作原理DAC0832的原理框图及引脚如图2-3所示。DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。8位输入寄存器用于存放主机送来的数字量,使输入数字量得到缓冲和锁存,由加以控制;8位DAC寄存器用于存放待转换的数字量,加以控制;8位D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流;由与门、非与门组成的输入控制电路来控制2个寄存器的选通或锁存状态。DI0~DI7:数据输入线,其中DI0为最低有效位LSB,DI7为最高有效位MSB。CS:片选信号,和ILE共同对WR1能否起作用进行控制,输入线,低电平有效。WR1:写信号1,将数据输
5、入并锁存在输入寄存器中输入线,低电平有效。WR2:写信号2,将锁存于输入寄存器的数字传递到DAC寄存器,XFER必须同时有效。(3)DAC0832管脚功能ILE:输入允许锁存信号,输入线,高电平有效当ILE、CS和WR1同时有效时,8位输入寄存器端为高电平“1”,此时寄存器的输出端Q跟随输入端D的电平变化;反之,当端为低电平“0”时,原D端输入数据被锁存于Q端,在此期间D端电平的变化不影响Q端。XFER(TransferControlSignal):传送控制信号,输入线,低电平有效。VREF:基准电压源端,输入线,10VDC~10VDC。VCC:工作电压源端,输入线,5VDC~1
6、5VDC。IOUT1:DAC电流输出端1,DAC寄存器全为1时,输出电流最大,为0时输出电流为0。一般作为运算放大器差动输入信号之一。IOUT2:DAC电流输出端2,IOUT2=常数-IOUT1,所以和IOUT1构成互补输入关系,一般作为运算放大器另一个差动输入信号。Rfb:反馈电阻,固化在芯片内的反馈电阻连接端,作为外部运算放大器的分路反馈电阻,为DAC提供电压输出,用于连接运算放大器的输出端。(2)DAC0832输出方式多数D/A转换芯片输出的是弱电流信号,要驱动后面的自动化装置,需在电流输出端外接运算放大器。根据不同控制系统自动化装置需求的不同,输出方式可以分为电压输出、电流输出以及自动
7、/手动切换输出等多种方式。电压输出方式由于系统要求不同,电压输出方式又可分为单极性输出和双极性输出两种形式。下面以8位的DAC0832芯片为例作一说明。1.DAC单极性输出式中:VREF/256是常数显然,VOUT和B成正比关系,输入数字量B为00H时,VOUT也为0;输入数字量B为FFH即255时,VOUT为与VREF极性相反的最大值。DAC单极性输出方式如图2.2-7所示,由式可得输出电压VO
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