计算机控制技术3.ppt

1、计算机控制技术，秦川，第三章过程通道和数据采集系统，过程通道计算机和生产过程之间的信息转换和传输装置，一般分为两种类型：过程输入通道模拟输入通道数字输入通道过程输出通道模拟输出通道数字输出通道，3.1数据采集系统，1.1单通道，3.1数据采集系统，2。多通道，3.1数据采集系统，3。信号调节信号转换转换非标准电力(温度、压力、流量等)。)转换成标准电力，并将非标准电力(电压、电流等)转换成标准电力。)转换成标准电力。线性化将一些电信号转换成与测量参数的非线性。因此，信号必须线性化，使其接近线性。如热电偶温度线性化等。滤波器有源滤波器，无源滤波器(钢筋混凝土网络)，3.1数据采集系统，4。多路复

2、用器(多路模拟开关)AD7501AD7503AD7506(单向)CD4051CD4053CD4067CD4097(双向)，功能：将各模拟量分时连接到a/d转换器进行转换，实现各模拟量的中央处理器分时采样。3.1数据采集系统，3.1数据采集系统，5。运算放大器(放大和缩小)A)主要类型的单端输入放大器电路：OP07(单运算放大器)；LM358、LM458(双运算放大器)；LM324、LM224(四个运算放大器)b)双端输入放大器电路(差分放大器、差分放大器)仪表放大器主要型号：AD521、AD520等。特点：CMRR高C)可编程放大器(程控放大器)、3.1数据采集系统、6采样、量化和常用采样保持

3、器、信号采样-采样过程：具有连续时间和幅度的模拟信号以周期时间间隔t转换成一系列脉冲输出信号。为采样宽度，即k闭合的时间。3.1数据采集系统，-香农采样量化：如果信号的最高频率为fmax，只要采样频率f2fmax，采样信号只能再现原始信号。量化过程：用一组数字码(例如，二进制码)近似离散模拟信号的幅度，并将其转换成数字信号。3.1数据采集系统，fmax:转换信号的最大值；Fmin:转换信号的最小值；I:转换后的二进制数的位数。注：这里F不是频率，量化误差：(1/2)q，量化单位：模数转换器最低有效二进制位对应的模拟量。3.1数据采集系统-孔径时间tA/D:指模数转换器发出采样命令(采样时钟沿)

4、的时间与实际采样开始时间之间的时间间隔-孔径误差：采样时的最大转换误差。为了保证模数转换的精度，最大信号的变化幅度最好小于模数转换器在孔径时间内的量化误差。消除孔径误差：采用采样保持，3.1数据采集系统，在孔径时间内，信号变化导致转换误差，模数转换器需要采样保持来提高输入信号的频率范围。-采样保持：在时间t=KT保持采样值，直到模数转换结束。采样：k闭合，CHN快速充电，VOUT跟随VIN保持：k打开，VOUT保持VC-无采样和保持的缓慢变化信号，3.1数据采集系统，- LF398采样和保持控制引脚8:高电平，采样和保持低电平，CHN与高质量电容器外部连接，其降低可增加采样频率。采集时间：当C

5、H为0.01uF时，时间为25us，3.1数据采集系统，7.a/d转换器a)。类型：逐次逼近型、双积分型、计数比较型逐次逼近型芯片：ADC0809(8通道、8位)、AD574(12位)、b)。主要性能指标：分辨率一般用数字量的位数来表示转换时间的绝对精度。相对精度相对于实际值c)转换后的结果精度。模数输出编码方式码元数字码、偏移二进制码、补码、BCD码。输出模式并行、串行、分时顺序输出，3.1数据采集系统，AD5741) 12位模数转换器芯片特性采用原理逐次逼近型内部结构三态缓冲器、时钟脉冲源和参考电源输入电压单极性或双极性分辨率12位转换时间25S封装 28引脚双列直插式，3.1数据采集系统

6、，3.1数据采集系统，3.1数据采集系统数据采集系统、设备示例：AD574A、LF398、CD4051、8255A索引-8通道模拟输入-12位模数转换(25us)，范围0 10V-查询响应模式电路逻辑：-通道选择-PC0-PC2，通道禁止-PC3-LF 398采样和保持-STS反相器-ADC574-R/C，CS，CE-PC4-PC6-转换状态检测STS-PA7 -数据输入：高4 -PA0-PA3，低8 -B-通道选择-PC0-PC2，通道禁止-pc3-lf398采样和保持-STS反相器of -ADC574-r/c，cs，ce-pc4-pc6-转换状态检测STS-PA7 -数据输入：4位高-PA

7、0-PA3，8位低-b端口，3.2模拟输出通道，功能：将计算机的操作结果转换为模拟并输出到选定的控制回路，以完成致动器的控制动作。复合：D/模数转换器、多通道开关、输出保持器、低通滤波电路和功率放大器电路。输出保持器的功能是从上一个采样时间到下一个采样时间保持输出信号，并再次获得新的输出信号。输出保持方案：数字量保持方案；模拟量保持方案。3.2模拟输出通道，1 .单通道结构(数字量保持结构模式)，3.2模拟输出通道，2 .多通道共享数模结构(模拟量保持模式)，3.2模拟输出通道，3.3接口电路一般有两种与数模输入模式相关的模数。并行D/A8位数模转换器，3.2位模拟输出通道，12位数模转换器采

8、用双级缓冲器，3.2位模拟输出通道，B)串行数模转换器两条线：数据、sclk、4。数模转换器DAC08328位并行DAC121012位并行MAX543BCPA串行12位输出形式：电流输出电压输出，3.3工艺通道抗干扰措施，1。干扰的来源和分类，1。来自干扰源的电磁辐射的直接传导。根据干扰作用模式的正常干扰(串行模式干扰):指叠加在被测信号上的干扰噪声。共模干扰(共模干扰):指模数转换器两个输入端上的共模干扰电压。3.3、过程通道抗干扰措施，3.3、过程通道抗干扰措施，2、串行模式干扰及其抑制方法，串行模式干扰是叠加在被测信号上的干扰信号，也称横向干扰或正常干扰。3.3工艺通道的抗干扰措施和抑制

9、串行模式干扰的措施：带输入滤波器的串行模式干扰信号的频率高于被测信号的频率。具有低通输入滤波器的串行模式干扰信号的频率低于被测信号的频率。带高通输入滤波器的串行模式干扰信号是被测信号频率两侧的带通滤波器。尖峰状正常干扰使用双积分模数数字平均来过滤来自电磁感应的干扰，尽快放大或转换信号，当干扰的变化速度等于信号时，隔离和屏蔽干扰的原因。此外，数字滤波技术可用于处理进入计算机的正常干扰数据。3.3工艺通道的抗干扰措施。3.共模干扰及其抑制方法。共模干扰是指同时加到两个输入端的公共干扰电压3.3、工艺通道的抗干扰措施。一般来说，共模干扰电压Ucm总是被转换成一定的正常干扰Un。Un=UA-UB出现在两个输入端。为了测量输入电路抑制共模干扰的能力，通常使用CMRR(共模抑制比)来表示CMRR=20微克(单位：立方厘米/平方英寸)(分贝)。对于单端接地输入模式：无共模抑制能力；对于双端对地输入模式：Un越小，CMRR越大，抗共模干扰能力越强，3.3工艺通道抗干扰措施，抑制共模干扰措施：使用双端对地输入运算放大器或模数转换器将信号与数字部分隔离，使用浮动双层屏蔽放大器改善CMRR，3.3工艺通道抗干扰措施。浮动是指利用屏蔽方法使信号“模拟地”浮动，即输入信号的地与地无导体连接，3.3工艺通道抗干扰措施，4 .其它抗干扰措施，印刷电路板设计去耦电容