第11数/模、模/敝鸫换
1 第11章 数/模、模/数转换
第1章D/A、A/D接口 教学重点 DAc0832原理及其与主机的连接 ADc0809原理及其与主机的连接
第11章 D/A 、 A/D接口 教学重点 ◼ DAC 0832原理及其与主机的连接 ◼ ADC 0809原理及其与主机的连接
模拟量与数字量 模拟量—连续变化的物理量 模拟/数字转换器 DAC ADC 数字/模拟转换器 ●●●。●●●●●。●●●。●●●●●●●。●。●。●●● ■数字量时间和数值上都离散的量
3 模拟量与数字量 ◼ 模拟量——连续变化的物理量 ◼ 数字量——时间和数值上都离散的量 模拟/数字转换器 ADC DAC 数字/模拟转换器
11.1模拟输入输出系统(补充) 模拟信号 现场 换器 现>采样保持器 周期性地采样连续信号, 并在AD转换期间保持不变 现场 机 模拟信号 控制信号 数字信号 受控对象 放大驱动电路DA转换器 4
4 11.1 模拟输入输出系统（补充） 数字信号 模拟信号 现场信号 1 现场信号 2 现场信号 n 微型 计算机 放大器 放大器 放大器 多 路 开 关 传感器 低通滤波 传感器 低通滤波 传感器 低通滤波 采样保持器 A/D转换器 数字信号 受控对象 控制信号 模拟信号 放大驱动电路 D/A转换器 … ➢传感器 将各种现场的物理量测量出来 并转换成电信号（模拟电压或电流） ➢放大器 把传感器输出的信号放大到ADC所需 的量程范围 ➢低通滤波器 用于降低噪声、滤去高频干扰， 以增加信噪比 ➢多路开关 把多个现场信号分时地接通到A/D转换器 ➢采样保持器 周期性地采样连续信号， 并在A/D转换期间保持不变
含有A/D与D/A转换的监控系统 传慼器 放为 处理 多采A 路样转 开 监 保 工业生产过程 传 放大关换 感 器 微型计算机 执行邬件 放 大 D/A 存储 转换 与 动 记录 图10-1含有AD与DA转换的监控系统 5
5 含有A/D与D/A转换的监控系统
11.2模/数与数/模转换通道的组成 11.2.1模/数转换通道的组成 般模/数转换通道由传感器、信号处 理、多路转换开关、采样保持器以及A/D 转换器组成
6 11.2 模/数与数/模转换通道的组成 11.2.1 模/数转换通道的组成 一般模/数转换通道由传感器、信号处 理、多路转换开关、采样保持器以及A/D 转换器组成
传感器( Transducer) 传感器:能够把非电物理量转换成电量(电流 或电压)的器件,一般传感器由电容、电阻、 电感或敏感材料组成,在外加激励电流或电压 的驱动下,不同类型的传感器会随不同非电物 理量的变化,引起传感器的组成材料发生改变, 使得输出连续变化的电流或电压与非电物理量 的变化成正比
7 传感器：能够把非电物理量转换成电量（电流 或电压）的器件，一般传感器由电容、电阻、 电感或敏感材料组成，在外加激励电流或电压 的驱动下，不同类型的传感器会随不同非电物 理量的变化，引起传感器的组成材料发生改变， 使得输出连续变化的电流或电压与非电物理量 的变化成正比 一、传感器（Transducer）
由于传感器组成材料发生改变引起输出电流或 电压的变化十分微弱,容易受外界干扰,因此, 在市场上能买到的各种变送器,已将传感器与放 大电路制作在一起,输出统一标准的0~10mA或 4~20mA电流,或0~5V电压,以便传输或直接送 A/D转换器进行A/D转换,其中,4~20mA标准电 流输出的传感器较为普遍,常说的流量变送器 压力变送器等一般输出4~20mA标准电流,内部 处于恒流输出结构,显然电流型传感器比电压型 传感器抗干扰能力强,易于远距离传输,因此, 电流型传感器被广泛用于生产过程的检测系统中
8 由于传感器组成材料发生改变引起输出电流或 电压的变化十分微弱，容易受外界干扰，因此， 在市场上能买到的各种变送器，已将传感器与放 大电路制作在一起，输出统一标准的0～10mA或 4～20mA电流，或0～5V电压，以便传输或直接送 A/D转换器进行A/D转换，其中，4～20mA标准电 流输出的传感器较为普遍，常说的流量变送器、 压力变送器等一般输出4～20mA标准电流，内部 处于恒流输出结构，显然电流型传感器比电压型 传感器抗干扰能力强，易于远距离传输，因此， 电流型传感器被广泛用于生产过程的检测系统中
、信号放大处理 信号放大处理电路,接在A/D转换器与传感器之间, 用于解决以下存在问题 A/D转换器与传感器二者电压不匹配 ■如果是电流型输出传感器,要进行I~V变换与 放大处理,将电流信号对应变换成电压信号 ■传感器工作在现场,可能存在复杂的强电磁波的 干扰,通常采用RC低通滤波器,滤除叠加在传感器 输出信号上的高频干扰信号,也可采用有源滤波技 术,使得滤波特性更好
9 二、信号放大处理 信号放大处理电路，接在A/D转换器与传感器之间， 用于解决以下存在问题 ◼ A/D转换器与传感器二者电压不匹配 ◼ 如果是电流型输出传感器，要进行Ⅰ～Ⅴ变换与 放大处理，将电流信号对应变换成电压信号 ◼ 传感器工作在现场，可能存在复杂的强电磁波的 干扰，通常采用RC低通滤波器，滤除叠加在传感器 输出信号上的高频干扰信号，也可采用有源滤波技 术，使得滤波特性更好
三、多路转换开关( Multiplexer) 个数据采集系统(A/D转换)往往要采集多 路模拟信号 通常只用一片A/D转换芯片,轮流选择输入信 号进行采集,既节省了硬件开销,又不影响对 系统的监测与控制 ■许多A/D转换芯片内部具备多路转换开关 片A/D转换芯片可以轮流采集多路模拟输入信 号,如果AD转换芯片不具有多路转换功能, 则在A/D转换之前外加模拟多路转换开关 10
10 三、多路转换开关（Multiplexer） ◼ 一个数据采集系统（A/D转换）往往要采集多 路模拟信号 ◼ 通常只用一片A/D转换芯片，轮流选择输入信 号进行采集，既节省了硬件开销，又不影响对 系统的监测与控制 ◼ 许多A/D转换芯片内部具备多路转换开关，一 片A/D转换芯片可以轮流采集多路模拟输入信 号，如果A/D转换芯片不具有多路转换功能， 则在A/D转换之前外加模拟多路转换开关