智能仪器设计基础 教学课件 作者 王祁 主编 第4章　模拟量与控制信号输出系统.ppt

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1、第4章　模拟量与控制信号输出系统4.1　概述4.2　模拟量输出与接口4.3　集成DAC及其应用4.4　数字量输出与接口4.1　概述4.1.1　输出通道的结构4.1.2　输出通道的特点4.1.1　输出通道的结构1.模拟量输出通道2.数字量输出通道1.模拟量输出通道1)每个通道有独自的DAC，如图4-1所示。2)多路通道共享DAC，如图4-2所示。图4-1　每个通道有独自DAC的结构1.模拟量输出通道图4-2　多路通道共享DAC的结构2.数字量输出通道图4-3　数字量输出通道结构4.1.2　输出通道的特点1)小信号输出，大功率控制。2)D/A转换。3)输出通道距干扰源近，干扰大。4.2　模拟量输出

2、与接口4.2.1　D/A转换器原理4.2.2　技术特性4.2.1　D/A转换器原理图4-4　DAC的总体结构4.2.2　技术特性(1)转换准确度　是指输入端加上给定的数字代码时所测得的模拟输出值与理想输出值之间的差值。(2)分辨率　是指转换器的最低位对应的电压值与满度电压值之比。(3)线性度　通常用非线性误差来表征转换器的线性度。(4)微分非线性　它表示在输入数码整个范围内，相邻各数字代码之间引起的模拟跃变值的差异。(5)稳定时间(建立时间)　这是指输入数字代码产生满度值的变化时，其模拟输出达到稳态值±(1／2)LSB(最低有效位)所需的时间。(6)温度系数　在规定的范围内，以温度每升高1℃引

3、起输出模拟电压变化的百分数定义温度系数。图4-5　DAC的非线性误差4.3　集成DAC及其应用4.3.1　DAC的分类4.3.2　单片集成DAC举例4.3.3　DAC的应用4.3.1　DAC的分类表4-1　几种常用的DAC芯片的技术指标4.3.2　单片集成DAC举例1.8位并行DACDAC08322.10位串行DACMAX5151.8位并行DACDAC0832图4-6　DAC0832的结构框图1.8位并行DACDAC08324-7.TIF1.8位并行DACDAC0832图4-8　DAC0832输出的锯齿波形2.10位串行DACMAX515图4-9　串行数字输入DAC芯片MAX515结构框图及引

4、脚图a)结构框图　b)引脚图2.10位串行DACMAX515图4-10　串行数字输入DAC芯片MAX515工作时序图2.10位串行DACMAX515图4-11　串行输入DAC芯片MAX515与89C51接口4.3.3　DAC的应用1.数字可编程的电压源和电流源2.可控增益放大器3.波形发生器1.数字可编程的电压源和电流源图4-12　数字可编程的电压源原理示意图2.可控增益放大器图4-13　可控增益放大器的电路连接和等效电路a)电路连接　b)等效电路3.波形发生器图4-14　进行离散的任意波形3.波形发生器图4-15　MDAC任意波形发生器原理框图4.4　数字量输出与接口4.4.1　光耦合器及其

5、接口4.4.2　继电器及其接口4.4.1　光耦合器及其接口1.光耦合器的工作原理2.光耦合器接口电路1.光耦合器的工作原理图4-16　光耦合器结构与特性a)耦合器结构　b)输入特性　c)输出特性1)输入特性。2)输出特性。3)传输特性。1.光耦合器的工作原理光耦合器可根据要求不同，由不同种类的发光元件和受光元件组合成许多系列。目前应用最广的是发光二极管与光敏晶体管组合的光耦合器，其内部结构如图4-16a所示。2.光耦合器接口电路(1)晶体管输出型光耦合器驱动接口　晶体管输出型光耦合器的受光器是光电晶体管。图4-17　光耦合器4N25的接口电路2.光耦合器接口电路图4-18　电流环电路(2)晶闸

6、管输出型光电耦合器驱动接口　晶闸管输出型光耦合器的输出端是光敏晶闸管或光敏双向晶闸管。2.光耦合器接口电路图4-19　晶闸管输出型光耦合器驱动接口4.4.2　继电器及其接口1.电磁继电器原理及接口2.固态继电器原理及接口1.电磁继电器原理及接口(1)电磁继电器工作原理　图4-20为继电器工作原理图。图4-20　继电器工作原理图1.电磁继电器原理及接口图4-21　继电器电路符号(2)电磁继电器的接口电路　继电器动作时，对电源有一定的干扰，为了提高单片机系统的可靠性，在单片机和继电器、接触器之间都用光耦合器隔离。1.电磁继电器原理及接口图4-22　直流继电器接口2.固态继电器原理及接口(1)固态继

7、电器的原理　固态继电器(SSR)是一种无触点通断功率型电子开关。图4-23　固态继电器结构框图a)外部接线图　b)内部结构图(2)固态继电器的接口电路　根据负载端所加电压的不同，SSR可分为直流型和交流型两种，2.固态继电器原理及接口交流型产品又有单相和三相之分。图4-24　SSR输入／输出的关系波形a)直流型　b)交流过零型　c)交流非过零型2.固态继电器原理及接口图4-25　几种基本的SSR输