过程通道和数据采集系统之二.ppt

第三章 过程通道和数据采集系统之二
杨根科
上海交通大学自动化系
2007年3月
精选课件
内容提要
概述
模拟量输入通道
D/A与A/D转换技术
数据采集系统
模拟量输出通道
过程通道的抗干扰措施
小结
精选课件
/D转换技术（14/22）
◆ 以4位A/D转换器为例，说明其逐次逼近过程的原理：
(满量程,4/2^4)，
。SAR位数越多，越逼近 ，但转换时间也越长
精选课件
3 A/D转换技术（15/22）
双斜率积分式A/D转换原理图
精选课件
3 A/D转换技术（16/22）
◆ 工作原理:
— 固定时间 T 内对模拟输入电压 积分
— 对基准电源反向积分，直到电容放电完毕，记录反向积分时间 T1
— 模拟输入电压与参考电压的比值就等于上述两个时间值之比
— 应用于信号变化慢, 输入速度低,精度要求高,干扰重
精选课件
3 D/A与A/D转换技术（17/22）
A/D转换器的主要技术指标
◆ 分辨率
— 能对转换结果发生影响的最小输入量，通常用数字量的位数来表示(如: 8位或1/2^8=%,LSB,)
— 分辨率越高，转换时对输入模拟信号的变化反应就越灵敏
◆ 量程(与/全一值区别, LSB)
— 所能转换的电压范围
精选课件
3 D/A与A/D转换技术（18）
◆ 精度
— 转换后所得结果相对于实际值的准确度
— 有绝对精度和相对精度之分
— 常用数字量的位数作为度量绝对精度的单位，
— 用百分比表示相对精度
◆ 转换时间
— 积分型 毫秒级，逐次比较 微秒级(1~200)
精选课件
3 D/A与A/D转换技术（19）
◆ 输出逻辑电平
— 多数与TTL电平配合(电平规范,0---<,1--->)
— 应注意是否要对数据进行锁存等
◆ 工作温度
— 较好的 ，; 差的
◆ 对基准电源的要求
— 电源精度
精选课件
3 D/A与A/D转换技术（20）
D/A转换器的主要技术参数
◆ 分辨率：同A/D
◆ 稳定时间
— 输入数字信号的变化是满量程时，输出信号达到稳定（离终值± 1/2LSB）所需的时间,ns 或ms
◆ 输出电平
— 不同型号其输出电平相差很大,5~10v; 24~30v或者20mA,3A
◆ 输入编码：二进制码、BCD码、双极性时的各种码等
精选课件
3 D/A与A/D转换技术（20+）
满度,
LSB, 全1值,
LSB/2, A/D跃变点
p50, 表3-5
精选课件
3 D/A与A/D转换技术（21）
调零和增益校准
◆ 大多数转换器都要进行调零和增益校准
◆ 一般先调零，然后校准增益，这样零点调节和增益调整之间就不会相互影响。
◆ 调整步骤：首先在“开关均关闭”的状态下调零，然后再在“开关均导通”的状态下进行增益校准
精选课件
3 D/A与A/D转换技术（22）
◆ D/A转换器的调整
— 调零：设置一定的代码(全零)，使开关均关闭，然后调节调零电路，直至输出信号为零或落入适当的读数（ ± 1/10LSB范围内 ）为止
— 增益校准：设置一定的代码(全1) ，使开关均导通，然后调节增益校准电路，直至输出信号读数与满度值减去一个LSB 之差小于1/10LSB为止
精选课件
A/D转换技术（23）
◆ A/D转换器的调整
— 调零：将输入电压精确地置于使“开关均关闭”的输入状态对应的输入值高于1/2LSB的电平上，然后调节调零电路，使转换器恰好切换到最低位导通的状态
— 增益校准：将输入电压精确地置于使“开关均导通”的输出状态对应的输入值低3/2LSB的电平上 ，然后调节增益校准电路，使输出位于最后一位恰好变成导通之处
精选课件
3 A/D转换技术（23+）
满度10V,量程0~10V;
12bitA/D;
LSB=10/212=, 全1值=,
LSB/2=,
A/D跃变点=全1值-LSB/2=
精选课件
3 A/D转换技术（23++）
继续:
增益校准: 当输入电压为:全1值-LSB/2=, 调节校准电路使最后一位恰好导