第二章输入输出接口于过程通道 23模拟量输入通道 模拟量输入通道一把模拟信号转换为二进制数字 信号,送入计算机中 模拟信号传输-0~10mA或4~20mA电流传输。 RL =V-RL*i 电压输L 电压输 出 电流输[I 电流输 出
第二章 输入输出接口于过程通道 2.3 模拟量输入通道 •模拟量输入通道－把模拟信号转换为二进制数字 信号，送入计算机中。 •模拟信号传输－0～10mA或4～20mA电流传输
2.3.1模拟量输入通道结构 变 A/D 过程参数 多路 采样 接 PC 送 变 转换 保持 转换 逻辑 总 换 器 器 电路 线 模拟输入通道
2.3.1 模拟量输入通道结构
3.2I/V变换 电流输出仪表DDZ-Ⅱ:0~10mA 仪表DDZ-I,DZS:4~20mA 无源I/V变换(利用无源器件完成) 0~10mA:R1100g +5V 尺1 R25009 。V 0~5V输出 C 4~20mA:R11009 R2250g 1~5V输出
2.3.2 I/V变换 •电流输出 仪表DDZ-Ⅱ：0～10mA 仪表DDZ-Ⅲ,DDZ-S：4～20mA •无源I/V变换（利用无源器件完成） • 0～10mA:R1 100Ω R2 500Ω 0～5V输出 4～20mA:R1 100Ω R2 250Ω 1～5V输出
有源I/V变换(利用有源器件完成) 0~10mA:R12009 R Ie R3100k9 R,IC V R4150k9 0~5V输出 尺4 4~20mA:R12009 R3100k9 同相放大器倍数A=1+R4/R3 R4 25k Q2 1~5V输出
•有源I/V变换（利用有源器件完成） 0～10mA:R1 200Ω R3 100kΩ R4 150kΩ 0～5V输出 4～20mA:R1 200Ω R3 100kΩ 同相放大器倍数 A=1+R4/R3 R4 25kΩ 1～5V输出
233多路转换器 多路开关一理想工作状态:开路电阻无穷大, 导通电阻为0。要求切换速度快。 举例:CD4051-8通道开关 DD NH禁止输入 INH 电平 A 译码驱动电路 BC 转化 X X7
2.3.3 多路转换器 • 多路开关－理想工作状态：开路电阻无穷大， 导通电阻为0。要求切换速度快。 • 举例：CD4051－8通道开关 • INH 禁止输入
234采样、量化及常用的采样保持器 信号的采样 采样过程:以周期时间间隔T,把时间与幅 值连续的模拟信号转变为连串脉冲输出信号。 T为采样宽度,即K闭合的时间 y (t) y(t) 采样器 072737t
2.3.4 采样、量化及常用的采样保持器 • 信号的采样 －采样过程：以周期时间间隔T，把时间与幅 值连续的模拟信号转变为连串脉冲输出信号。 －τ为采样宽度，即K闭合的时间
香农采样定量:若信号的最高频率为fnax 只要采样频率f≥2fmax,采样信号就能唯 复现原信号。 量化 量化:用一组数码逼近离散模拟信号 的幅值。 量化过程:模拟信号一>数字信号。 量化单位:AD转换器的最低有效位LSB 对应的模拟量。 g=(ymax-ymin)/(2n-1) 量化误差:±12q
－香农采样定量：若信号的最高频率为fmax， 只要采样频率f ≥ 2 fmax，采样信号就能唯 一复现原信号。 量化 －量化：用一组数码逼近离散模拟信号 的幅值。 －量化过程：模拟信号－>数字信号。 －量化单位：A/D转换器的最低有效位LSB 对应的模拟量。 q=(ymax-ymin)/(2n-1) －量化误差：± 1/2q
采样保持器 孔径时间tp:完成一次AD转换需要的时 孔径误差:采样时刻的最大转换误差 孔径误差的消除:采用采样保持器 U4采+.E 可能误差 AU
• 采样保持器 －孔径时间tA/D：完成一次A/D转换需要的时 间。 －孔径误差：采样时刻的最大转换误差。 －孔径误差的消除：采用采样保持器
令U= U Sinat U Um ocos ot=Um 2rgf cos at 在坐标原点上 △U厂 =0 27f △ 令Δt=tAD,则有△U=Un2ftAD 误差百分数 △U C×100=2D×100 2r aiD 100 例子:要求量化精度为0.1%,孔径时间101s,求信号的最大允许频率 0.1 f= ≈16Bz 2×10×10-6×100
孔径时间内,信号的变化导致转换误 差,AD转换器需要采样保持器来提高输入 信号的频率范围。 采样保持器:把tK时刻的采样值保持 到AD转换结束 采样:K闭合,C快速充电,Vou跟随VN 保持:K断开,Vour保持Vc 缓慢变化的信号无需采样保持器 人解量 图 A K V UT LOG|c→
－孔径时间内，信号的变化导致转换误 差，A/D转换器需要采样保持器来提高输入 信号的频率范围。 －采样保持器：把t=KT时刻的采样值保持 到A/D转换结束。 采样：K闭合，CH快速充电，VOUT跟随VIN 保持：K断开，VOUT保持VC －缓慢变化的信号无需采样保持器