PLC模拟量与数字量之间的转换.ppt

3.3模拟量与数字量之间的转换
3.3.1A/D转换器
A／D转换器是一种将模拟量转换成数字量的器件，通常也称为ADC。在数据采集系统中，传感器的输出大部分为模拟信号(电压、电流)，而计算机只能接收数字量。为此，需要在传感器与计算机之间进行模／数转换，以便将模拟电压信号转换成计算机能识别的二进制数字信号。因此A／D转换器是数据采集系统的重要环节，它直接关系到测量的准确度、分辨力和转换速度。A／D转换器的类型较多。按其转换输出数据的方式，可分为并行和串行两种，其中并行又分为8位、10位、14位和16位等；按其转换原理可分为逐次逼近式和双积分式等。
并行与串行ADC各有其优势。并行ADC占用较多的数据线，具有输出速度快的优点，在转换位数较少时具有很高的性价比。串行ADC占用的数据线少，转换速度慢，但它也有自身的优点：一是便于信号隔离，只需少数几路光电隔离器件就可以实现电气隔离，在转换位数较多的情况下具有较高的性价比；二是其芯片小、引脚少，便于线路板的制作。A／D转换器的主要技术特性如下：
(1)分辨力与分辨率。A／D转换器的分辨率习惯上以输出二进制位数或BCD码位数表示。分辨力为1LSB(最低有效位数)。
12位A／D转换器AD574的分辨率为12位，用百分数表示为·5G14433双积分式A／D转换器的分辨率为3位半。它的满度字位为1999，其百分数表示的分辨率为(3)转换时间。完成一次A／D转换的时间TC为A／D转换时间，在这段时间里输入A／D的模拟电压数值应稳定不变，否则就会造成A／D转换的误差。通常转换时间TC比采样/保持器的孔径时间TAP大，更比孔径抖动TAJ大得多，因此若不加采样保持器，在保证转换误差不大于量化误差e的条件下，A／D转换器直接转换输入信号Vx(t)的最高频率是很低的，公式(2-2)是转换时间TC和转换器的位数与可采集信号的最高频率的关系：例如：8位ADC(080X)，n=8，Tc=100μs，fH≤6.3Hz；12位ADC(AD574)，n=12，Tc=35μs，fH≤1.1Hz；
为了对更高频率的输入信号进行模一数转换，在A／D转换器前都要加采样保持器。
(4)转换速率是转换时间Tc的倒数，如Tc=20ns，即转换速率为50MSPS。
(5)其他参数如对电源电压变化的抑制比(PSRR)、零点和增益温度系数、输入电阻等。
A／D转换器除了以上主要技术特性外，作为一个测量系统中的一个环节，它也有测量环节的基本特性(静态特性、动态特性)相对应的技术指标，如零点、非线性误差(线性度)、量程等，除厂家给出外，用户可以自行检验或标定。图1逐次逼近式A/D转换器图2ADC1143功能框图参考电源输入、输出（25、26脚）
当使用内部参考电源时，将它们之间接一个100Ω精密电位器
当使用外部参考电源时，按下图进行连接偏移调节引脚（24脚）零输出校正。
并行数据输出引脚（4~19脚）具有数据锁存功能，无三态驱动，以偏移二进制码输出。
补码输出（3脚）二进制补码输出使用位
模拟地和数字地（30、2脚）应通过外部连接，以一点连接为最佳
状态引脚（22脚）ADC1143的工作状态信号。
转换命令引脚（21脚）启动ADC进行A/D转换，在该信号的下降沿，各内部状态全部复位。
(2)ADC1143的工作过程(3)ADC1143与80C31接口ADC1143与80C31接口双积分型ADC的转换原理是先将模拟电压UI转换成与其大小成正比的时间间隔T，再利用基准时钟脉冲通过计数器将T变换成数字量。双积分A/D转换器MC1443及其应用
MC1443是一种CMOS双积分3位A/D转换器，其主要特性如下：
①转换精度读数的±1/2000（相当于12位二进制数）
②转换速度8~10次/s
③输入阻抗大于100MΩ④工作电压±4.5~±8V(或9~16V)
⑤转换结束输出形式输出为4位BCD码,由DS1~DS4分时选通输出
(1)MC14433引脚功能MC14433引脚图DS1选通时Q0~Q3的含义（2）MC14433与8031接口MC14433与8031的接口分辨率用于表征D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。2.转换精度D/A转换器DAC0832
（1）DAC0832结构原理及引脚功能2.DAC0832引脚功能Rfb：反馈电阻（内已含一个反馈电阻）接线端。DAC0832中无运放，且为电流输出，使用时须外接运放。芯片中已设置了Rfb，只要将此引脚接到运放的输出端即可。若运放增益不够，还须外加反馈电阻。任何导线都可以被理解成电阻，因此，尽管连在一起的“地”，其各个位置上的电压也并非一致的，对于数字电路，由于噪声容限较高，通常是不需要考虑“地”的形式的，但对于模拟电路而言，这个不同地方的“地”对测量的精度是构成影响的，因此，通常是把数字电