第二章测控通道(I/O通道)§2-1模拟输入通道模拟输入通道的基本组成一、集中采样式多路分时采集分时输入结构图多路同步采集分时输入结构图二、分散采集式§2-1-2传感器的选用二、可供选用的传感器类型1、大信号输出传感器大信号输出传感器应用图2、数字式输出传感器频率\开关输出传感器应用图3、集成式传感器4、光纤传感器1.向传感器厂家定购，价格高；2.实用设计方法：①从传感器定型产品中选一个作为基础件，在其前设计一种敏感器或在其后设计一种转换器的方案进行；②组合方案，各种方式的传感器组合后达到满足特定测量需要的特制传感器。2-1-3信号调理电路的参数设计和选择一、前置放大器一、前置放大器前置放大器作用设置低噪声前置放大器两种调理电路对比前置放大器二、滤波器1、采样定理采样定理采样定理采样定理2、去混叠滤波低于fs／2的频率分量，即满足采样定理。在采样开关之前设置的这种用途的低通滤波器常称做去混淆滤波器或去假频滤波器。当然，如果被采样频谱中不包含高于fs／2的频率分量，或者虽然有但也很微弱，那就不必增加去混淆滤波这道环节。去混淆滤波器的任务是滤掉被采样频谱中高于fs／2的频率分量，如果去混淆滤波器是一个陡度为无限大即矩形幅频特性的低通滤波器的话，那么去混淆滤波器截止频率fh=fs／2就可以了。2、去混叠滤波§2-1-4采样电路的参数设计和选择§2-1-4采样电路的参数设计和选择A/D转换器的选择A/D转换器的选择A/D转换器的选择二、采样保持器的选择图2-1-14采样/保持器的主要性能参数采样保持器的选择三采集电路时序和最高频率采集电路时序和最高频率四多路通道串音问题五主放大器的设计主放大器的设计主放大器的设计2-1-5模拟输入通道的误差分配和综合2-2模拟输出通道模拟信号数字化得到的数据是模拟信号在各个采样时刻瞬时幅值的A/D转换结果。很显然把这些A/D转换结果再经过D/A转换，也只能得到模拟信号各个采样时刻的近似幅值———得到模拟信号波形上的一个个断续的采样点，而不能得到在时间上连续存在的波形。为了得到在时间上连续存在的波形就要填补相邻采样点之间的空白。有两种简单的填补采样点之间空白的办法：一是把相邻采样点之间用直线连接起来，如上页图221(a)所示，这种方式称为“一阶保持”方式；二是把每个采样点的幅值保持到下一个采样点，如上页图221(b)所示，这种方式称“零阶保持”方式。模拟输出通道的基本理论数据保持方式,模拟保持方式模拟输出通道的基本理论模拟输出通道的基本理论模拟输出通道的基本理论模拟输出通道的基本理论二保持周期的确定2-2-2模拟输出通道的基本结构一、数据分配分时转换结构二、数据分配同步转换结构R2寄存器作用三、模拟分配分时转换结构模拟分配分时转换结构四、比较和选择2-2-3模拟输出通道组成电路的选用2、主要结构特性和应用特性的选择2.1数字输入特性2.2模拟输出特性2.3锁存特性及转换控制2.4参考电源二、反多路开关和采样保持器三、调理电路图2-2-10大功率运算放大器OPA501的电路结构与引脚2-3开关量输入/输出通道2-3-1开关量输入通道二、输入调理电路2、大功率输入调理电路2-3-2开关量输出通道2-3-2开关量输出通道二、直流负载驱动电路二、直流负载驱动电路二、直流负载驱动电路二、直流负载驱动电路晶闸管只工作在导通或截止状态，使晶闸管导通只需要极小的驱动电流，一般输出负载电流与输入驱动电流之比大于1000，是较为理想的大功率开关器件，通常用来控制交流大电压开关负载。由于交流电属强电，为了防止交流电干扰，晶闸管驱动电路不宜直接与数字逻辑电路相连，通常采用光电耦合器进行隔离，如图236所示。三、晶闸管交流负载驱动电路四、继电器驱动电路图2-3-7典型继电器驱动电路五、固态继电器驱动电路输出端用功率晶体管做开关元件的固态继电器称为直流固态继电器(DCSSR).如图238(a)所示，主要用于直流大功率控制场合。输出端用双向可控硅做开关元件的固态继电器称为交流固态继电器(ACSSR)如图238(b)所示，主要用于交流大功率驱动场合。五、固态继电器驱动电路2-3-3开关量I/O通道设计举例开关量I/O通道设计举例开关量I/O通道设计举例2-4单元电路的级联设计2-4-1电气性能的相互匹配2-4-2信号耦合与时序配合4、光电耦合：它是通过光耦器件把信号传送到下一级，目前传送模拟信号的线性光电耦合器件比较贵，故多数场合中是用来传送数字信号。光电耦合方式的最大特点是实现上、下级之间的电气隔离，以防止干扰侵入。以上四种耦合方式中，变压器耦合方式应尽量少用；光电耦合方式通常只在需要电气隔离的场合中采用；直接耦合和阻容耦合是最常用的耦合方式，至于两者之间如何选择，主要取决于下一级单元电路对上一级输出信号的要求。若只