計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)第二章

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)第二章課件第1頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

2.1開(kāi)關(guān)量輸入在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中,為了獲取系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)或設(shè)定信息,經(jīng)常需要進(jìn)行開(kāi)關(guān)量信號(hào)的輸入。開(kāi)關(guān)量的共同特征是幅值離散，可以用一位或多位二進(jìn)制碼表示。

開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)的類(lèi)型

開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入通道

第2頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

1.開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)的類(lèi)型開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)有以下基本類(lèi)型一位的狀態(tài)信號(hào)。如閥門(mén)的閉合與開(kāi)啟、電機(jī)的啟動(dòng)與停止、觸點(diǎn)的接通與斷開(kāi)。成組的開(kāi)關(guān)信號(hào)。如用于設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)的撥碼開(kāi)關(guān)組等。數(shù)字脈沖信號(hào)。許多數(shù)字式傳感器(如轉(zhuǎn)速、位移、流量的數(shù)字傳感器)將被測(cè)物理量值轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖信號(hào)，這些信號(hào)也可歸結(jié)為開(kāi)關(guān)量。第3頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

2.開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入通道針對(duì)不同性質(zhì)的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)，可以采取不同的方法輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。一般的系統(tǒng)設(shè)定信息和狀態(tài)信息可以采用并行接口輸入；極限報(bào)警信號(hào)采用中斷方式處理；數(shù)字脈沖信號(hào)可以使用系統(tǒng)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)測(cè)量其脈沖寬度、周期或脈沖個(gè)數(shù)。出于安全或抗干擾等方面的考慮，現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)量輸入至計(jì)算機(jī)接口前，一般需要進(jìn)行預(yù)處理，然后再送至接口。

幾種常用的預(yù)處理方法圖2.1開(kāi)關(guān)量輸入通道的典型結(jié)構(gòu)第4頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四開(kāi)關(guān)量輸入的常用預(yù)處理方法信號(hào)轉(zhuǎn)換處理

安全保護(hù)措施

消除機(jī)械抖動(dòng)影響

濾波處理

隔離處理

光電耦合器件原理與使用

第5頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四信號(hào)轉(zhuǎn)換處理從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)獲取的開(kāi)關(guān)量或數(shù)字量，在邏輯上表現(xiàn)為邏輯“1”或邏輯“0”，信號(hào)形式則可能是電壓、電流信號(hào)或開(kāi)關(guān)的通斷，其幅值范圍也往往不符合數(shù)字電路的電平范圍要求，因此必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理。圖2.2電壓或電流輸入電路圖2.3開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)輸入電路第6頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四安全保護(hù)措施在設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，必須針對(duì)可能出現(xiàn)的輸入過(guò)電壓、瞬間尖峰或極性接反的情況，預(yù)先采取安全保護(hù)措施。圖2.4輸入保護(hù)電路第7頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四消除機(jī)械抖動(dòng)影響操作按鈕、繼電器觸點(diǎn)、行程開(kāi)關(guān)等機(jī)械裝置在接通或斷開(kāi)時(shí)均要產(chǎn)生機(jī)械抖動(dòng)，體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)的輸入上就是輸入信號(hào)在邏輯0和1之間多次振蕩，如不適當(dāng)處理就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)的錯(cuò)誤控制。圖2.5消除開(kāi)關(guān)抖動(dòng)的電路第8頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四濾波處理由于長(zhǎng)線傳輸、電路內(nèi)部干擾影響，使得輸入信號(hào)帶有噪聲信號(hào)，這有可能導(dǎo)致誤讀信號(hào)而出錯(cuò)。圖2.6給出一種用RC濾波電路去除接口噪聲的方法，它同樣可以消除開(kāi)關(guān)的抖動(dòng)信號(hào)。圖2.6RC濾波電路第9頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四隔離處理從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)獲取的開(kāi)關(guān)量或數(shù)字量的信號(hào)電平往往高于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的邏輯電平，即使輸入開(kāi)關(guān)量電壓本身不高，也有可能從現(xiàn)場(chǎng)引入意外的高壓信號(hào)，因此必須采取電隔離措施，以保障計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全。常用的隔離措施是采用光電耦合器件實(shí)現(xiàn)的。圖2.7給出了兩種開(kāi)關(guān)量光電耦合輸入電路，它們除了實(shí)現(xiàn)電氣隔離之外，還具有電平轉(zhuǎn)換功能。圖2.7開(kāi)關(guān)量光電耦合輸入電路第10頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光電耦合器件原理與使用光電耦合器件是一種常用且非常有效的電隔離手段，由于它價(jià)格低廉、可靠性好，被廣泛地用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的隔離保護(hù)。根據(jù)輸入級(jí)的不同，用于開(kāi)關(guān)量隔離的光電隔離器件可分為三極管型、可控硅型等幾種，但其工作原理都是采用光作為傳輸信號(hào)的媒介，實(shí)現(xiàn)電氣隔離。

使用光電隔離器件的注意事項(xiàng)圖2.8三極管輸出型光電隔離器件原理當(dāng)輸入側(cè)流過(guò)一定的電流IF時(shí)，發(fā)光二極管開(kāi)始發(fā)光，它觸發(fā)光敏三極管使其導(dǎo)通；當(dāng)撤去該電流時(shí)，發(fā)光二極管熄滅、三極管截止。這樣，就實(shí)現(xiàn)了以光路來(lái)傳遞信號(hào)，保證了兩側(cè)電路沒(méi)有電氣聯(lián)系，從而達(dá)到了隔離的目的。

第11頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四使用光電隔離器件的注意事項(xiàng)

輸入側(cè)導(dǎo)通電流

頻率特性

輸出端工作電流

輸出端暗電流

隔離電壓

電源隔離

第12頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四輸入側(cè)導(dǎo)通電流要使光電隔離器件的導(dǎo)通，必須在其輸入側(cè)提供足夠大的導(dǎo)通電流，以使發(fā)光二極管發(fā)光。不同的光電隔離器件的導(dǎo)通電流也不同，典型的導(dǎo)通電流IF=10mA。第13頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四頻率特性受發(fā)光二極管和光敏元件響應(yīng)時(shí)間的影響，光電隔離器件只能通過(guò)一定頻率以下的脈沖信號(hào)。因此，在傳送高頻信號(hào)時(shí)，應(yīng)該考慮光電隔器件的頻率特性，選擇通過(guò)頻率較高的光電隔離器。

第14頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四輸出端工作電流光電隔離器輸出端的灌電流不能超過(guò)額定值，否則就會(huì)使元件發(fā)生損壞。一般輸出端額定電流在mA量級(jí)，不能直接驅(qū)動(dòng)大功率外部設(shè)備，因此通常從光電隔離器至外設(shè)之間還需設(shè)置驅(qū)動(dòng)電路。第15頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四輸出端暗電流這是指光電隔離器處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí),流經(jīng)輸出端元件的電流，此值越小越好。在設(shè)計(jì)接口電路時(shí)，應(yīng)考慮由于輸出端暗電流而可能引起的誤觸發(fā)，并予以處理。第16頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四輸出端工作電流光電隔離器輸出端的灌電流不能超過(guò)額定值，否則就會(huì)使元件發(fā)生損壞。一般輸出端額定電流在mA量級(jí)，不能直接驅(qū)動(dòng)大功率外部設(shè)備，因此通常從光電隔離器至外設(shè)之間還需設(shè)置驅(qū)動(dòng)電路。

第17頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四輸出端暗電流這是指光電隔離器處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，流經(jīng)輸出端元件的電流，此值越小越好。在設(shè)計(jì)接口電路時(shí)，應(yīng)考慮由于輸出端暗電流而可能引起的誤觸發(fā)，并予以處理。第18頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四隔離電壓它是光電隔離器的一個(gè)重要參數(shù)，表示了其電壓隔離的能力。第19頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四電源隔離輸出光隔兩側(cè)的供電電源必須完全隔離。無(wú)論是輸入隔離還是輸出隔離，只要采取光電隔離措施，就必須保證被隔離部分之間電氣完全隔離，否則就起不到隔離作用了。

第20頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.2開(kāi)關(guān)量輸出在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常需要控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的開(kāi)/關(guān)或啟/停，某些控制算法也需要控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一定時(shí)間T內(nèi)的全負(fù)荷工作時(shí)間t(0≤t≤T)，這些控制是通過(guò)計(jì)算機(jī)開(kāi)關(guān)量輸出通道來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)用于控制各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，因此要考慮電平轉(zhuǎn)換、功率放大、抗干擾及安全等問(wèn)題。針對(duì)具體情況，往往采取一些措施。圖2.9典型的開(kāi)關(guān)量輸出通道結(jié)構(gòu)第21頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四常用措施隔離處理

電平轉(zhuǎn)換和功率放大第22頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四隔離處理當(dāng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)用于控制較大功率的設(shè)備時(shí)，為防止現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上的強(qiáng)電磁干擾或高電壓通過(guò)輸出控制通道進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一般需要采取光電隔離措施隔離現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。圖2.10和圖2.11(a)均是采用了光電隔離的開(kāi)關(guān)量輸出電路。

圖2.10低壓小功率開(kāi)關(guān)量輸出第23頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四電平轉(zhuǎn)換和功率放大計(jì)算機(jī)通過(guò)并行接口電路輸出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，往往是低壓直流信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，這種信號(hào)無(wú)論是電壓等級(jí)、還是輸出功率，均無(wú)法滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求，所以應(yīng)該進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和功率放大，再送往執(zhí)行機(jī)構(gòu)。小功率低壓開(kāi)關(guān)量輸出

繼電器輸出

可控硅輸出

功率場(chǎng)效應(yīng)輸出集成功率電子開(kāi)關(guān)輸出第24頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四小功率低壓開(kāi)關(guān)量輸出對(duì)于低壓小功率開(kāi)關(guān)量輸出，可采用晶體管、OC門(mén)或運(yùn)放等方式輸出，圖2.10給出的兩種電路一般僅能提供幾十毫安級(jí)的輸出驅(qū)動(dòng)電流，可以驅(qū)動(dòng)低壓電磁閥、指示燈等。圖2.10低壓小功率開(kāi)關(guān)量輸出第25頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四繼電器輸出繼電器經(jīng)常用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)量輸出功率放大，即利用繼電器作為計(jì)算機(jī)輸出的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)繼電器的觸點(diǎn)控制較大功率設(shè)備或控制接觸器的通斷以驅(qū)動(dòng)更大功率的負(fù)載，從而完成從直流低壓到交流(或直流)高壓、從小功率到大功率的轉(zhuǎn)換。使用繼電器輸出時(shí)，為克服線圈反電勢(shì)，常在繼電器的線圈上并聯(lián)一個(gè)反向二級(jí)管。繼電器輸出也可以提供電氣隔離功能，但其觸點(diǎn)在通斷瞬間往往容易產(chǎn)生火花而引起干擾，還是必須予以注意的，一般可采用阻容電路予以吸收。圖2.11繼電器式開(kāi)關(guān)量輸出第26頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四可控硅輸出作為一種大功率半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)器件，可控硅具有以較小的功率來(lái)控制大功率的特點(diǎn)，因此在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中被廣泛地用作功率執(zhí)行元件，一般是由計(jì)算機(jī)發(fā)出數(shù)字觸發(fā)脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)其通斷控制。圖2.12是采用可控硅輸出型光電隔離器驅(qū)動(dòng)雙向可控硅的電路圖，圖中與可控硅并聯(lián)的RC網(wǎng)絡(luò)用于吸收帶感性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的與電流不同步的過(guò)壓，可控硅門(mén)極電阻則用于提高抗干擾能力，以防誤觸發(fā)。圖2.12光電隔離的雙向可控硅輸出第27頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四功率場(chǎng)效應(yīng)輸出

功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)是壓控電子開(kāi)關(guān)，只要在其柵極G和源極S之間加上足夠的控制電壓，漏極D和源極S之間可導(dǎo)通。MOSFET的柵極控制電流為微安級(jí)，而導(dǎo)通后漏極D和源極S之間允許通過(guò)較大的電流，如IRF640導(dǎo)通時(shí)，D、S間允許通過(guò)的最大電流可達(dá)18安培。圖2.13功率場(chǎng)效晶體管的典型使用方法第28頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四集成功率電子開(kāi)關(guān)輸出集成功率電子開(kāi)關(guān)是一種可由數(shù)字電路直接驅(qū)動(dòng)的直流電子邏輯開(kāi)關(guān)，具有開(kāi)關(guān)速度快、無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)噪聲、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，一般用于直流負(fù)載且電流不大(幾安培以下)的場(chǎng)合，有時(shí)也可在交流場(chǎng)合使用，常用于微電機(jī)、電磁閥的驅(qū)動(dòng)或取代機(jī)械觸點(diǎn)或繼電器作為開(kāi)關(guān)量輸出器件。常用的集成功率電子開(kāi)關(guān)有TWH8751、TWH8728等。圖2.14是TWH8751的引腳圖，其中V+和V-是外接電源的正端和地、VIN是輸入端、ST是控制端、Vo是輸出端，當(dāng)輸入端的電平高于控制端的電平時(shí)，輸出端導(dǎo)通。圖2.15是TWH8751作為直流輸出開(kāi)關(guān)的接線方法，當(dāng)ST為低電平時(shí)，負(fù)載得電。圖2.14TWH8751外引腳圖圖2.15TWH8751作為直流輸出開(kāi)關(guān)第29頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.3模擬量輸入生產(chǎn)過(guò)程中的隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量，如溫度、壓力、流量、液位、濕度等，由傳感器檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為模擬的電信號(hào)，通過(guò)模擬量輸入通道送至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，最終經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，才能交由計(jì)算機(jī)處理。

多路A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)

采樣保持器

模擬量輸入的隔離模擬輸入信號(hào)的放大

模擬量輸入信號(hào)濾波第30頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.多路A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)

多路A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用集成多路A/D轉(zhuǎn)換器每個(gè)模擬量輸入配置一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器多路模擬量輸入復(fù)用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器多路開(kāi)關(guān)

機(jī)械觸點(diǎn)式集成多路模擬開(kāi)關(guān)

圖2.16多路復(fù)用方式A/D轉(zhuǎn)換原理圖2.16所示電路工作時(shí)，由計(jì)算機(jī)控制多路模擬開(kāi)關(guān)選擇某一路模擬信號(hào)，將其送至采樣保持器，再經(jīng)放大、A/D轉(zhuǎn)換處理變?yōu)閿?shù)字量，從而完成該路模擬輸入的采樣與轉(zhuǎn)換工作。第31頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四機(jī)械觸點(diǎn)式多路開(kāi)關(guān)機(jī)械觸點(diǎn)式多路開(kāi)關(guān)主要有干簧繼電器、水銀繼電器等，其中干簧繼電器體積小、切換速度高、噪聲小、壽命長(zhǎng)，最適合作為模擬輸入的多路開(kāi)關(guān)。干簧繼電器的開(kāi)關(guān)頻率為10~40次/秒，斷開(kāi)時(shí)的電阻大于1MΩ，導(dǎo)通電阻小于50mΩ，切換動(dòng)作時(shí)間約1ms，不受環(huán)境溫度影響，可通過(guò)的電壓、電流容量大，動(dòng)態(tài)范圍寬；與電子開(kāi)關(guān)相比，其缺點(diǎn)是體積大、工作頻率低，而且通斷時(shí)有機(jī)械抖動(dòng)現(xiàn)象，故一般用于低速高精度檢測(cè)系統(tǒng)中。圖2.17為干簧繼電器的原理，線圈通/斷電就使觸點(diǎn)接觸或斷開(kāi)。圖2.17干簧繼電器的原理第32頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四集成多路模擬開(kāi)關(guān)集成模擬開(kāi)關(guān)是將多路半導(dǎo)體模擬開(kāi)關(guān)集成在一個(gè)芯片上，其特點(diǎn)是切換速度高、體積小、應(yīng)用方便，但比機(jī)械多路開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通電阻大，為幾十~幾百歐姆，而且各通道之間有時(shí)會(huì)互相串?dāng)_。第33頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四集成多路模擬開(kāi)關(guān)圖2.18是AD7501的結(jié)構(gòu)，通過(guò)芯片使能端EN和通道選擇端A1、A2、A3，每次只選擇8個(gè)輸入端中的一個(gè)與公共輸出端OUT接通，其真值表見(jiàn)表2.4。EN、A1、A2、A3為數(shù)字信號(hào)輸入，邏輯上兼容TTL/DTL或CMOS電平。圖2.18AD7501的結(jié)構(gòu)圖

第34頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四集成多路模擬開(kāi)關(guān)圖2.19是采用AD7501構(gòu)成的8路差動(dòng)模擬信號(hào)輸入電路，其中V1i為第i路(i=1，2，…，8)模擬輸入信號(hào)的正端,V2i為第i路(i=1，2，…，8)模擬輸入信號(hào)的負(fù)端，V＋為輸出模擬信號(hào)的正端，V-為輸出模擬信號(hào)的負(fù)端。圖2.19八路差動(dòng)模擬信號(hào)輸入電路

第35頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.采樣保持器在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，如果模擬信號(hào)的頻率較高，就會(huì)由于A/D轉(zhuǎn)換器的孔徑時(shí)間(即轉(zhuǎn)換時(shí)間)而造成較大的轉(zhuǎn)換誤差，克服的方法是在A/D轉(zhuǎn)換器之前設(shè)置采樣保持電路。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，一般采用集成的采樣保持器。

LF398第36頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四LF398圖2.20是LF398的電路原理，放大器A2作為比較器來(lái)控制開(kāi)關(guān)S的通斷，若IN+的電壓高于IN-的電壓，則K閉合，由A1、A3組成跟隨器，并向CH端外接的保持電容充電；IN+的電壓低于IN-的電壓時(shí)，則S斷開(kāi)，外接電容保持S斷開(kāi)時(shí)刻的電壓，并經(jīng)A3組成的跟隨器輸出至輸出端。圖2.20LF398的電路原理第37頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四LF398圖2.21是LF398典型應(yīng)用電路?？刂贫薞C為高電平時(shí)，處于采樣狀態(tài)，輸出跟隨輸入；控制端VC

為低電平時(shí)，處于保持狀態(tài)，輸出保持VC由高電平向低電平跳變瞬間的輸入電壓數(shù)值。引腳2所接的電阻用于直流調(diào)零，反向器及其所接電阻、電容用于交流調(diào)零。圖2.21LF398的典型應(yīng)用第38頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

3.模擬量輸入的隔離出于對(duì)系統(tǒng)抗干擾、噪聲抑制及安全等因素的考慮，往往對(duì)模擬量信號(hào)輸入進(jìn)行隔離。根據(jù)具體情況，可以采用以下幾種措施

光電隔離共模電壓的隔離第39頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光電隔離在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，一般在計(jì)算機(jī)接口和A/D轉(zhuǎn)換電路之間實(shí)施光電隔離。這種隔離保證了模擬量信號(hào)輸入部分和計(jì)算機(jī)數(shù)字處理系統(tǒng)之間的徹底的電氣隔離，而且由于是在數(shù)字接口部分隔離，使得其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉。圖2.22模擬量信號(hào)輸入的光電隔離第40頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四共模電壓的隔離共模電壓是指多根信號(hào)線上的電壓相對(duì)參考電壓的相等的部分。常用的共模電壓隔離措施有以下幾種：光電隔離這種隔離即前面所述的模擬量信號(hào)輸入光電隔離技術(shù)，它實(shí)現(xiàn)了模擬部分和數(shù)字部分的電氣隔離，能夠克服光電隔離輸出、輸入兩端設(shè)備的地線間的共模干擾，但無(wú)法克服模擬信號(hào)之間的共模干擾。

電容隔離技術(shù)

隔離放大器

第41頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四電容隔離技術(shù)原理見(jiàn)圖2.23。平時(shí)，開(kāi)關(guān)S1i(i=1,2,...,n)處于閉合狀態(tài)，Ci的電壓跟蹤Vi的輸入值，開(kāi)關(guān)S2i(i=1,2,...,n)處于斷開(kāi)狀態(tài)。需檢測(cè)Vi時(shí)，則令S1i斷開(kāi),S2i閉合，放大器A的輸出經(jīng)采樣保持器送至A/D轉(zhuǎn)換器化為數(shù)字量，然后開(kāi)關(guān)再恢復(fù)平時(shí)的狀態(tài)。在采樣、轉(zhuǎn)換過(guò)程中，放大器A不與任何模擬量信號(hào)輸入共地，電容Ci的電壓均為差模電壓，這樣就克服了共模電壓的影響。圖2.23共模電壓的電容隔離技術(shù)第42頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四隔離放大器隔離放大器包括高性能的運(yùn)算放大器、調(diào)制解調(diào)器、信號(hào)耦合變壓器、輸出運(yùn)算放大器、濾波器和電源幾個(gè)部分。輸入、輸出和電源都是由變壓器隔離的，沒(méi)有任何電路連接，從而實(shí)現(xiàn)了輸入信號(hào)、輸出信號(hào)及電源的隔離。圖2.24給出了GF289型集成隔離放大器的原理圖。圖2.24GF289型隔離放大器原理圖第43頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四隔離放大器圖2.25介紹了GF289型集成隔離放大器的典型接線。若每一路模擬量信號(hào)輸入都采用這種放大器隔離，就可以從根本上消除共模電壓的影響。圖2.25GF289型集成隔離放大器的典型接線第44頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.模擬輸入信號(hào)的放大傳感器的輸出信號(hào)通常都是弱信號(hào)，需經(jīng)放大才能進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，信號(hào)放大是控制系統(tǒng)中不可缺少的環(huán)節(jié)。集成放大器體積小、精度高、可靠性好、開(kāi)環(huán)增益大，利用它們可構(gòu)成比例、加減、積分、微分等運(yùn)算，因此得到廣泛應(yīng)用。

測(cè)量放大器

程控增益放大器第45頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四測(cè)量放大器傳感器的輸出信號(hào)一般較弱，且其中含有各種共模干擾，這就要求對(duì)其放大的電路具有很高的共模抑制比和高增益、高輸入阻抗、低噪聲，習(xí)慣上稱(chēng)這種放大器為測(cè)量放大器或儀表放大器。圖2.26是四個(gè)運(yùn)放構(gòu)成的儀表放大器電路，其中，運(yùn)算放大器放A1A3構(gòu)成儀表放大器，A4用于實(shí)現(xiàn)零輸出的綜合補(bǔ)償。圖2.26是四運(yùn)放構(gòu)成的儀表放大器電路

第46頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四測(cè)量放大器集成儀表放大器外接元件少，無(wú)需精密匹配電阻，使用靈活，能夠處理從幾微伏到幾伏的電壓信號(hào)，可對(duì)差動(dòng)交/直流信號(hào)進(jìn)行精密放大，適合于快速采樣，能夠抑制從直流到數(shù)百兆赫頻率的噪聲信號(hào)。常用的集成儀表放大器有AD521、AD522、ZF603、ZF605和BG004等。圖2.27AD521的典型接線圖圖2.28AD522的典型接線圖

第47頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四程控增益放大器為了減少A/D轉(zhuǎn)換的誤差，應(yīng)使模擬量輸入信號(hào)的幅值范圍盡可能接近A/D轉(zhuǎn)換器的量程。如果采用固定增益的放大電路，當(dāng)輸入信號(hào)幅值波動(dòng)范圍大時(shí)無(wú)法在輸入信號(hào)的整個(gè)變化范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)減少誤差的目的。另外，當(dāng)有多路模擬量信號(hào)輸入時(shí)，各信號(hào)的幅值也可能相差懸殊，采用固定增益的放大電路同樣會(huì)造成大信號(hào)轉(zhuǎn)換精度高而小信號(hào)轉(zhuǎn)換誤差大的后果。這時(shí)，可以采用程控增益放大器來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。第48頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四程控增益放大器圖2.29程控增益放大器原理

圖2.29是程控增益放大器的原理。模擬開(kāi)關(guān)S1~S3由計(jì)算機(jī)程序來(lái)控制，任何時(shí)候至少有一個(gè)開(kāi)關(guān)是閉合的。通常由軟件控制使模擬開(kāi)關(guān)中的某一個(gè)或某幾個(gè)閉合，然后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并由轉(zhuǎn)換結(jié)果判斷放大倍數(shù)是否合適，如不合適則改變開(kāi)關(guān)狀態(tài)，直至達(dá)到可能的最佳的放大倍數(shù)。第49頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四程控增益放大器圖2.30CD4051組成的程控增益放大器圖2.30是用8選1的模擬開(kāi)關(guān)CD4051組成的程控增益放大器電路。圖中A、B、C是輸入通道地址選擇端，通過(guò)計(jì)算機(jī)的并行輸出口控制，每次只選中8個(gè)輸入Y0~Y7中的一路與公共端COM接通。此電路可實(shí)現(xiàn)8種不同的放大倍數(shù)。第50頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

5.模擬量輸入信號(hào)濾波工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境往往非常惡劣，致使由傳感器得到的模擬量信號(hào)中混有噪聲信號(hào)，用長(zhǎng)線傳輸時(shí)尤為突出，嚴(yán)重時(shí)噪聲信號(hào)可能淹沒(méi)真實(shí)信號(hào)，如不加處理，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)控制失敗。因此，必須進(jìn)行模擬量信號(hào)濾波處理以抑制噪聲，提高信噪比。硬件濾波是指在模擬信號(hào)進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器前，用硬件電路進(jìn)行濾波。通過(guò)合理的濾波電路的設(shè)計(jì)，可以濾除模擬輸入信號(hào)中的特定頻段的噪聲信號(hào)。按是否采用有源器件，濾波器可以分為有源濾波器和無(wú)源濾波器兩大類(lèi)；按濾波的頻段，又可以分為低通濾波、高通濾波、帶通濾波和帶阻濾波。

FLT-U2集成RC濾波器

第51頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四FLT-U2集成RC濾波器FLT-U2是采用厚膜混合集成技術(shù)制造的，其內(nèi)部有四級(jí)運(yùn)放和RC元件，前三級(jí)組成濾波器，第四級(jí)是獨(dú)立的，可用做增益級(jí)、緩沖級(jí)或形成附加單極點(diǎn)的濾波器。FLT-U2的工作電源電壓范圍寬，可為5~15V，輸入阻抗達(dá)5M，頻率范圍為0.001~2106Hz，Q值（特征頻率下的濾波電路的電壓放大倍數(shù)的模與通帶電壓放大倍數(shù)之比）范圍在0.1~1000之間，通帶截止頻率準(zhǔn)確度為5，單位增益帶寬為5MHz。圖2.31FLT-U2的電路原理圖第52頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四FLT-U2集成RC濾波器圖2.32FLT-U2的外部引腳圖第53頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四FLT-U2集成RC濾波器圖2.33FLT-U2的典型應(yīng)用線路圖第54頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

2.4模擬量輸出在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，有些被控對(duì)象或執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要模擬量信號(hào)輸入，這就要求計(jì)算機(jī)把計(jì)算好的數(shù)字控制量轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)輸出出去。從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換，一般采用集成D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)。第55頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四模擬量信號(hào)輸出的兩個(gè)共性問(wèn)題由于D/A轉(zhuǎn)換器的種類(lèi)繁多，不同種類(lèi)的D/A轉(zhuǎn)換器的具體使用方法也不盡相同。此處僅介紹模擬量信號(hào)輸出的兩個(gè)共性問(wèn)題多通道D/A轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計(jì)

每一個(gè)通道設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的D/A轉(zhuǎn)換器

多通道復(fù)用一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器模擬量信號(hào)輸出的光電隔離第56頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四每通道設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的D/A轉(zhuǎn)換器這種方案的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快、精度高、工作可靠，即使某一通道出現(xiàn)故障也不會(huì)影響其他通道的工作，相應(yīng)軟件的編制也比較簡(jiǎn)單。但是，如果模擬量信號(hào)輸出通道較多，就會(huì)使系統(tǒng)造價(jià)增加很多，尤其是采用高精度的D/A轉(zhuǎn)換器時(shí)，這一問(wèn)題尤為嚴(yán)重。第57頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四多通道復(fù)用一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器這個(gè)方案是由計(jì)算機(jī)通過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)分時(shí)地把一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的輸出送至各個(gè)采樣保持放大器，并由保持電容對(duì)模擬量信號(hào)進(jìn)行保持。該方案優(yōu)點(diǎn)是成本較低，缺點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度低、可靠性差，受運(yùn)算放大器的輸入阻抗、模擬開(kāi)關(guān)和保持電容的漏電阻等因素的影響，導(dǎo)致保持電容上的電壓信號(hào)逐漸衰減，需要計(jì)算機(jī)定時(shí)刷新輸出，也因此占用了CPU的大量時(shí)間。此方案適用于輸出通道不多且對(duì)速度要求不高的場(chǎng)合。圖2.34多路復(fù)用方式D/A轉(zhuǎn)換原理第58頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四模擬量信號(hào)輸出的光電隔離在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，為了消除公共地線帶來(lái)的干擾，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，應(yīng)采用光電隔離措施來(lái)隔離計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備。模擬量信號(hào)輸出的光電隔離，一般在計(jì)算機(jī)與D/A轉(zhuǎn)換器之間的數(shù)字接口部分進(jìn)行，其原理見(jiàn)圖2.35。注意對(duì)模擬開(kāi)關(guān)的通道選擇控制部分也應(yīng)采取光電隔離措施。圖2.35帶光電隔離的多通道復(fù)用方式D/A轉(zhuǎn)換的原理圖第59頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.5計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的電源交流電源系統(tǒng)

直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

基準(zhǔn)電源

隔離電源第60頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.交流電源系統(tǒng)交流電源通常和電網(wǎng)相連接，然而，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電網(wǎng)所接負(fù)載極其復(fù)雜，導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)浪涌、尖峰、過(guò)壓、欠壓等現(xiàn)象，給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重的干擾，甚至?xí)瓜到y(tǒng)無(wú)法正常工作。因此，除按需要設(shè)計(jì)、計(jì)算有關(guān)交流電源系統(tǒng)的電路和參數(shù)外，還要考慮交流電源的凈化問(wèn)題。

第61頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

2.直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，不同的場(chǎng)合需要用到不同電壓等級(jí)的直流穩(wěn)壓電源供電，如±5V、±12V、±15V、18V和24V等等。下面，介紹一下直流穩(wěn)壓電源的一般設(shè)計(jì)方法。直流穩(wěn)壓電源可以采用分立元件設(shè)計(jì)，但更多的采用集成穩(wěn)壓器來(lái)設(shè)計(jì)。集成穩(wěn)壓器具有體積小、可靠性高、成本低、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

幾種常用的集成穩(wěn)壓器第62頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四幾種常見(jiàn)的集成穩(wěn)壓器三端輸出電壓固定式集成穩(wěn)壓器

W7800系列三端固定式正輸出集成穩(wěn)壓器

W7900系列三端固定式負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器

三端輸出電壓可調(diào)式集成穩(wěn)壓器第63頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四W7800系列三端固定式正輸出

集成穩(wěn)壓器該系列器件只有輸入端1、輸出端2和公共端3。其外型、管腳和接法見(jiàn)圖2.36。使用時(shí)需在輸入端和輸出端與公共端之間各并聯(lián)一個(gè)電容。C1是輸入濾波電容，一般為0.33μF，用來(lái)改善紋波和抑制高頻干擾。C2是輸出電容，一般為0.1μF,用于改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。根據(jù)需要可以附加其它的輸入濾波電容和輸出電容。圖2.36W7800系列集成穩(wěn)壓器第64頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四W7900系列三端固定式負(fù)輸出

集成穩(wěn)壓器W7900系列是三端固定式負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，它與W7800系列穩(wěn)壓器在使用的接法上基本相同。值得注意的是W7800系列的管殼是公共端，而W7900系列的管殼為輸入端。圖2.37W7900系列典型接線圖第65頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三端輸出電壓可調(diào)式集成穩(wěn)壓器

W117、W217、W317正輸出三端電壓可調(diào)式集成穩(wěn)壓器W137、W237、W337負(fù)輸出三端電壓可調(diào)式集成穩(wěn)壓器W137、W237、W337是負(fù)輸出三端電壓可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，其主要參數(shù)和表2.8基本相同，但輸入、輸出電壓均為負(fù)值。

第66頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四W117、W217、W317正輸出三端

電壓可調(diào)式集成穩(wěn)壓器

W117、W217、W317是正輸出三端電壓可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，使用方便，內(nèi)部具有過(guò)熱、過(guò)流等保護(hù)措施，比W7800系列穩(wěn)壓器有更高的穩(wěn)壓精度。第67頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖2.40是用W317組成的可調(diào)式穩(wěn)壓電源，其輸出電壓V0=VR1+VR2。其中，VR1為電阻R1兩端的電壓，也即為W317的3腳和1腳之間的基準(zhǔn)電壓1.25V；VR2為可變電阻R2兩端的電壓，滿足VR2=(I1+VR1/R1)R2。由于I1很小可以忽略，于是V0=1.25(1+R2/R1)，改變R2的阻值，即可改變輸出電壓值。若R2取為6.8KΩ的電位器，可實(shí)現(xiàn)輸出電壓1.25－37V連續(xù)可調(diào)。圖中的C1、C2的作用與圖2.36中的C1、C2的作用相同。C0為濾波電容，D1、D2是穩(wěn)壓器的短路保護(hù)二極管，用于在輸入端或輸出端發(fā)生對(duì)地短路時(shí)釋放電容C2或C3上存儲(chǔ)的電荷。圖2.40W317組成的1.25－37V穩(wěn)壓電源W117、W217、W317正輸出三端

電壓可調(diào)式集成穩(wěn)壓器

第68頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

3.基準(zhǔn)電源一般A/D、D/A轉(zhuǎn)換器都需要由外部提供參考電源，在A/D、D/A轉(zhuǎn)換器選定后，轉(zhuǎn)換精確度主要取決于參考電源的精度；高精度放大電路需要提供高精度的工作電源，其關(guān)鍵也在于要有精密的參考電源，習(xí)慣上，我們常稱(chēng)之為基準(zhǔn)電源。

AD580系列高精度電壓基準(zhǔn)集成電路

第69頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四AD580系列

高精度電壓基準(zhǔn)集成電路AD580系列高精度電壓基準(zhǔn)集成電路具有輸出電壓精度高、溫漂小、輸出噪聲低和動(dòng)態(tài)內(nèi)阻小等優(yōu)點(diǎn)，但輸出電流能力很小，一般不能作為穩(wěn)壓器使用，主要用于為A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路或其他電路提供參考電源。AD589

AD584第70頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四AD589AD589是雙端、具有溫度補(bǔ)償?shù)膸峨妷夯鶞?zhǔn)，其高穩(wěn)定性主要取決于芯片上元件的匹配和熱跟蹤，低輸出阻抗使得不需外接元件就能在負(fù)荷變化條件下保持全精度。AD589在輸入電流在50A~5mA之間時(shí)提供固定的1.2V輸出電壓。使用圖2.41所示的線路可以得到1.2V或更小的基準(zhǔn)電壓。圖2.41AD589應(yīng)用電路第71頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四AD584

AD584在芯片制作階段經(jīng)過(guò)激光調(diào)整，具有很好的溫度系數(shù)和輸出電壓的穩(wěn)定精度。通過(guò)引腳編程可以輸出四種常用的電壓，通過(guò)外接電阻還可以得到其它幅值的輸出電壓。輸入電壓可在4.5~40V之間變化。下面介紹AD584的幾種應(yīng)用電路。AD584的幾種應(yīng)用電路

正電壓基準(zhǔn)輸出

負(fù)電壓基準(zhǔn)輸出

精密限流器

精密電流源

5V電壓跟蹤基準(zhǔn)圖2.42AD584的引腳圖第72頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四正電壓基準(zhǔn)輸出

圖2.43中，1端為基準(zhǔn)電壓輸出端，2端為＋5V端，3端為＋2.5V端。當(dāng)1端與2、3端都各自互不連接時(shí)，1端輸出10.000V基準(zhǔn)電壓；若將3端和2端連接起來(lái)，1端電壓輸出為7.500V；若將2端和1端連接起來(lái)，1端電壓則為5.000V；若將3端和1端連接起來(lái)，在1端可以得到2.500V基準(zhǔn)電壓輸出。圖2.43正電壓基準(zhǔn)輸出第73頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四負(fù)電壓基準(zhǔn)輸出如圖2.44所示，使用雙端齊納方式的AD584，分別可以得到值為－5.000V、－7.500V和－10.000V的負(fù)基準(zhǔn)電壓輸出。圖2.44負(fù)電壓基準(zhǔn)輸出第74頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四精密限流器應(yīng)用圖2.45所示的電路，AD584可被用作精密限流器。圖2.45AD584構(gòu)成的精密限流器第75頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四精密電流源AD584外接少量的元件可構(gòu)成能提供小電流的電流源，應(yīng)用電路見(jiàn)圖2.46。圖中RC為精密電阻，其兩端電壓被運(yùn)算放大器AD547保持在2.5V，所提供電流為2.5V/RC，此電路能提供低到毫、微級(jí)的穩(wěn)定電流。圖2.46AD584構(gòu)成的精密電流源第76頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四精密電流源若需要能提供較大電流的電流源，可使用圖2.47提供的電路。圖2.47可提供大電流的精密電流源第77頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四5V電壓跟蹤基準(zhǔn)使用圖2.48所示的電路可以提供5V電壓跟蹤基準(zhǔn)。圖2.485V電壓跟蹤基準(zhǔn)

第78頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四4.隔離電源在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性和抗干擾能力，需要使用隔離技術(shù)（如光電隔離等）用于隔離計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與信號(hào)輸入、輸出通道以及系統(tǒng)中互聯(lián)的單元。而實(shí)施隔離技術(shù)，最基本的要求是被隔離的各個(gè)部分由獨(dú)立的或相互隔離的電源供電，以切斷各個(gè)部分間的電路聯(lián)系。因此，隔離電源在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中是不可缺少的。

兩種得到隔離電源的方法第79頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四兩種得到隔離電源的方法采用不同的電源變壓器或相互獨(dú)立的變壓器付邊繞組的輸出為各隔離部分供電，將它們分別進(jìn)行整流、穩(wěn)壓等處理，就可獲得互相隔離的直流電源。這種方法可以有效到抑制高頻干擾對(duì)系統(tǒng)的影響及系統(tǒng)各部分之間的相互影響，且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但需要額外的變壓器或變壓器繞組，使得系統(tǒng)的體積變大。采用帶電壓隔離的DC－DC轉(zhuǎn)換器，它不僅可以實(shí)現(xiàn)直流電壓到直流電壓的隔離轉(zhuǎn)換，還可以實(shí)現(xiàn)通道與通道之間、輸出與輸入之間的隔離。

第80頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四圖2.49DC－DC轉(zhuǎn)換隔離電源兩種得到隔離電源的方法DC－DC轉(zhuǎn)換器的基本原理見(jiàn)圖2.49。圖中，輸入級(jí)濾波器用于抑制來(lái)自系統(tǒng)電源的噪聲和從調(diào)制器反饋回的脈動(dòng)信號(hào)，調(diào)制器把直流信號(hào)轉(zhuǎn)換為交流信號(hào)以使其可以通過(guò)變壓器，由變壓器實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換和隔離，輸出解調(diào)器分離出所需的直流電平，輸出級(jí)濾波器抑制輸出噪聲和脈動(dòng)信號(hào)。第81頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四兩種得到隔離電源的方法圖2.50給出了DC－DC轉(zhuǎn)換器隔離電源的應(yīng)用電路。圖2.50DC－DC轉(zhuǎn)換隔離電源應(yīng)用第82頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

2.6信號(hào)采樣與重構(gòu)

1.信號(hào)類(lèi)型定義

2.信號(hào)采樣

3.采樣機(jī)理描述

4.采樣定理

5.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中采樣周期的選擇

6.信號(hào)重構(gòu)第83頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.信號(hào)類(lèi)型定義

在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，存在多種類(lèi)型的信號(hào)，圖2.51給出了典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其各處的信號(hào)形式。圖2.51典型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其各處的信號(hào)形式第84頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四為便于后續(xù)的描述和分析，下面定義幾種類(lèi)型信號(hào)，并在圖2.52中給出了圖解。信號(hào)類(lèi)型定義連續(xù)信號(hào)

模擬信號(hào)

離散信號(hào)

采樣信號(hào)

數(shù)字信號(hào)圖2.52信號(hào)類(lèi)型圖解第85頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四連續(xù)信號(hào)連續(xù)信號(hào)是在整個(gè)時(shí)間范圍均有定義的信號(hào)，它的幅值可以是連續(xù)的、也可以是斷續(xù)的。連續(xù)信號(hào)的一種特殊情況是幅值整量化的連續(xù)信號(hào)，如D/A轉(zhuǎn)換器輸出的臺(tái)階式信號(hào)，這種信號(hào)稱(chēng)為分段連續(xù)信號(hào)。第86頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四模擬信號(hào)模擬信號(hào)是在整個(gè)時(shí)間范圍均有定義的信號(hào)，它的幅值在某一時(shí)間范圍內(nèi)是連續(xù)的。模擬信號(hào)是連續(xù)信號(hào)的一個(gè)子集，在大多數(shù)場(chǎng)合與很多文獻(xiàn)中，將二者等同起來(lái)，均指模擬信號(hào)。第87頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四離散信號(hào)離散信號(hào)是僅在各個(gè)離散時(shí)間瞬時(shí)上有定義的信號(hào)。第88頁(yè)，共102頁(yè)，2023年，2月20日，星期四采樣信號(hào)采樣信號(hào)是離散信號(hào)的子集，它是取模擬信號(hào)在離散時(shí)間瞬時(shí)上的值構(gòu)成的信號(hào)序列，因此其幅值可以是模擬信號(hào)的連續(xù)幅值范圍內(nèi)的任意值，即其在時(shí)間上是離散的、而幅