第2章 计算机控制系统的硬件设计技术-4.ppt

计算机控制技术电子与电气工程学院第2章计算机控制系统的硬件设计技术 模拟量输入通道 模拟量输出通道 转换器 A/D 转换器是把模拟电压或电流转换成数字量的集成电路器件,是模拟量输入通道中的关键器件, 其性能对通道的设计和数据采集系统性能的影响很大。一般 A/D 转换器内集成了采样保持器。 A/D 转换器的种类很多,按位数来分,有 4位、 8 位、 12位、 16位等,位数越高,分辨率越高,但价格也越贵。按工作原理来分, 有双积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并型、∑-△调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型等。(3)典型的 A/D 转换器芯片 AD574A AD574A 是美国 Anolog Device 公司的产品,是一种高性能的 12位逐次逼近型 A/D 转换器,转换时间约为 25us ,线性误差为±; 内含时钟电路和基准电压源,无需加外部时钟; 具有三态输出缓冲锁存功能;输入可设置成单极性和双极性;可进行 12位转换,也可作 8位转换;转换结果可直接输出 12位,也可先输出高 8位,后输出低 4位;采用 28引脚双列直插式封装(DIP) 。 AD574A 有6种不同等级的芯片可供选择,其中, AD574AJ 、 K和L用于 0℃-+70 ℃温度范围的场合,而 AD574AS 、T、U则适用于-55 ℃- +125 ℃的场合。 AD574A 的原理框图如图所示。③AD574A 引脚的功能。 1)DO 11-DO 0(16-27 引脚):输出数据线。转换后的数字量经过片内输出三态锁存缓冲器后,由这些数据线输出。 2)/CS (3引脚):片选信号,低电平有效。 3)CE(6引脚):片选使能信号,高电平有效。 4)R/(/C)( 5引脚):读/启动转换信号,低电平启动转换;高电平可输出数据。 5)A 0(4引脚)和 12/(/8) (2引脚):此两引脚信号配合使用,可控制转换数据长度或数据输出的格式。 AD574A 中有控制逻辑电路,负责完成启动转换、控制转换方式和控制转换结果输出的任务。控制逻辑电路的输入 CE、/CS 为片选信号,R/(/C) 为读/启动控制信号。控制信号的逻辑功能见下表所示。 6)STS (28引脚):转换状态输出端,转换过程中为高电平,转换一结束立即返回到低电平。 7)10V IN(13引脚): 10V 电压范围的模拟电压输入端。单极性输入时,输入电压应在 0-10V 范围;双极性输入时,输入电压范围应在-5V-+5V 范围。 8)20V IN(14引脚): 20V 电压范围的模拟电压输入端。单极性输入时,输入电压应在 0-20V 范围;双极性输入时,输入电压范围应在-10V-+10V 范围。 9)BIP OFF (12引脚):与输入极性有关。输入 AD574A 的模拟量可以是单极性的,也可以是双极性的。输入端有 10V IN和20V IN两个。对于模拟电压在 10V 范围内变化时,接 10V IN;对于在 20V 范围变化时,接 20V IN。单极性输入将 BIP OFF 引脚接 0V,双极性输入则将其接 10V, 10)V REFIN(10引脚):参考电压输入端。如果 V REFOUT 通过电阻接至 V REFIN,则可以用来调量程。 V REFOUT (8引脚):参考电压输出端。芯片内部参考电压源为+10V+/-1%. 12)AGND (9引脚):输入模拟量地。 13)V LOGIC (1引脚):逻辑电源端, +5V. 虽然使用的工作电源为正负 12VDC 或正负 15VDC ,但数字量输出及控制信号的逻辑电平仍可直接与 TTL 兼容。 14)(7引脚):工作电源正电源端, +12V-+15V 。 15)V EE(11引脚):工作电源负电源端,( -12V )-15V 。 16)DGND (15引脚):数字地。 AD1674 芯片是与 AD574A 管脚兼容的 12位A/D 转换器,但 AD1674 与AD574A 不同之处主要在于 AD1674 内部有采样保持器,且转换速度只需 10us ,因此其性能价格比更高,可作为 AD574A 的替代产品。