第3章 过程通道数据采集1-2
过程通道和数据采集处理
实验题目：过程通道和数据采集处理一、实验目的熟悉实验系统的硬件操作环境和软件使用方法。
1.学习A/D转换器原理及接口方法,并掌握ADCO809芯片的使用2.学习D/A转换器原理及接口方法,并掌握TLC7528芯)片的使用二、实验设备PC机一台,TD-AC实验系统一套,i386EX系统板一块三、实验内容及原理1.编编写实验程序,将-5V~+5V的电压作为ADCO809的模拟量输入,将转换所得的8位数字量保存于变量中。
2.编编写实验程序,实现D/A转换产生周期性三角波,并用用示波器观察。
四、实验步骤1、A/D转换器原理实验步骤(1)打开联机操作软件,参照流程图,在编编辑区编写实验程予。
检查无误后编译、链接(2)按按图1.1-1接线(注意:图中画“o”的线需用户自行连接),连接好后,请仔细检查,无错误后方可开启设备电源。
(3)装载完程予后,系统默认程序的起点在主程序的开始语句。
用户可以自行设置程序起点,可先将光标放在起点处,再通过调试菜单项中设置起点或者直接点击设置起点图标,即可将程序起点设在光标处。
(4)加入变量监视,具体步骤为:打开“设置”菜单项中的“变量监视”窗口或者直接点击“变量监视”图标,将程序中定义的全局变量“ADO一AD9”加入到变量监视中。
在查看菜单项中的工具栏中选中变量区或者点击变量区图标,系统软件默认选中寄存器区,点击“变量区”可查看或修改要监视的变量。
(5)在主程序 IMP AGAIN语句句处设置断点。
具体操作为:先将光标置于要设断点的语句,然后在调试菜单项中选择“设置断点/删除断点(B)”或者直接点击“设置断点/删除断点”图标,即可在本语句设置或删除断点。
(6)打开虚拟仪器菜单项中的万用表选项或者直接点击万用表图标,选择“电压档”用示波器单元中的“CH1”表笔测量图1.1-1中的模拟输入电压“Y”端,点击虚拟仪器中的“运行”按钮,调节图1.1-1中的 7279_C1 连接到 KEY 的插孔 KEY。
数据采集与管理流程图
数据采集与管理流程图标题：数据采集与管理流程图引言概述：数据采集与管理是现代信息化时代的重要环节，它涉及到数据的收集、处理、存储和分析等多个方面。
本文将详细介绍数据采集与管理的流程，并通过流程图的方式展示，以便读者更好地理解和应用。
一、数据采集1.1 数据需求分析- 确定数据采集的目的和需求- 定义所需数据的类型和格式- 确定数据采集的时间和频率1.2 数据源的选择- 评估可用数据源的质量和可靠性- 选择适合的数据源，如数据库、API接口、传感器等- 确定数据源的访问权限和安全性1.3 数据采集方法- 选择合适的数据采集工具和技术，如爬虫、传感器、调查问卷等- 设计数据采集的流程和步骤- 收集数据并进行清洗和预处理，确保数据的准确性和完整性二、数据存储与管理2.1 数据存储架构- 选择合适的数据存储结构，如关系型数据库、非关系型数据库、数据仓库等- 设计数据存储的模式和表结构- 确保数据的安全性和可靠性，设置备份和恢复机制2.2 数据管理策略- 制定数据管理的规范和流程- 确定数据的访问权限和权限管理- 设计数据的索引和查询优化策略2.3 数据质量控制- 建立数据质量评估的指标和方法- 进行数据清洗和去重，确保数据的一致性和准确性- 监控和修复数据异常和错误，保证数据的质量和可用性三、数据处理与分析3.1 数据预处理- 数据清洗、去噪、填充缺失值等预处理操作- 特征选择和降维处理，提取有效的特征- 数据标准化和归一化，确保不同数据的可比性3.2 数据分析方法- 选择合适的数据分析方法，如统计分析、机器学习、数据挖掘等- 进行数据探索和可视化，发现数据的规律和趋势- 利用数据分析结果进行决策和优化3.3 数据挖掘与模型建立- 运用数据挖掘技术，发现隐藏在数据中的有价值信息- 建立合适的模型，进行预测和分类- 评估模型的准确性和效果，并进行调优和改进四、数据应用与监控4.1 数据应用场景- 将数据应用于实际业务场景，如市场营销、风险管理、智能决策等- 制定数据应用的策略和方案- 监控数据应用的效果和结果，及时调整和优化4.2 数据安全与隐私保护- 设计数据安全策略和措施，保护数据的机密性和完整性- 遵守相关法律法规，保护用户隐私- 建立数据安全监控和预警机制，及时发现和应对安全风险4.3 数据管理与维护- 建立数据管理的制度和流程，确保数据的长期可用性- 定期进行数据备份和恢复，防止数据丢失- 监控数据质量和性能，进行数据优化和维护结论：数据采集与管理是一个复杂而关键的过程，它涉及到多个环节和技术。
计算机控制系统4第三章 (2)
②量程 它是指所能转换的电压范围。如5V、10V等。
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
③转换精度 它是指转换后所得结果相对于实际值的准确
度。A/D转换器的转换精度取决于量化误差q、微分线性 度误差DNLE和积分线性度误差INLE 。 积分线性度误差INLE: 在满量程输入范围内，偏离理想转
A/D转换器
PUSH DS
STI MOV AX,DATA
MOV AX,250AH
INT 21H MOV DX,220H
MOV DS,AX
MOV DX,220H IN AL,DX;读数 MOV ADTEMP,AL
MOV AL,21H;发EOI 命令 OUT 20H,AL POP DS;恢复现场 POP DX POP AX IRET
A B C G2A VCC y0 y1 y2
G2B y3 G1 Y7 y4 y5
* 1 * * * 1 1 1 1 1 1 1 1 0 * * * * 1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
地
y6
设计时，根据具体接口芯片的要求，AO、 A1用作端口地址。
A/D转换器
例 ： AD574与ISA总线前62根信号线（即PC/XT总线）的接口
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
74LS138 16芯译码器
• A.B.C为选择端 G1、G2A、G2B为允许端 G2=G2A+G2B
G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
第3章 过程输入输出通道
；读转换值低4位地址
；读A/D转换低4位 ； 送R2 ；读转换值高8位地址 ；读A/D转换高8 位 ；送R3 ；结束
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3.3 模拟量输出通道
一、模拟量输出通道的结构
1. 共用D/A 转换器形式结构图
保持器
放大变换
通道1
微型 计算 机
D/A 接口 电路 转 换 器
多 路 开 关
保持器
放大变换
线编址，从而有过程通道与存储器独立编址、过程
通道与存储器统一编址等常用方法。
2. 间接编址方式
通过接口对过程通道进行编址，此时的通道地址 不与地址总线相连。
3.2 模拟量输入通道
模入通道的功能是对过程量（即模拟量）进行 变换、放大、采样和模/数转换，使其变为二进制数 字信号并送入计算机 。
一、模拟量输入通道的结构
(2) 器件主要结构特性和应用特性
数字量输入特性
包括码制、数据格式以及逻辑电平。
模拟输出特性
目前D/A芯片多为电流输出型
锁存特性及转换控制
有些 D/A芯片内部不带锁存器，必须外加。
参考电源
参考电压源是唯一影响输出结果的模拟参量。
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三、D/A转换器与单片机的接口 1. DAC0832与8051的接口 （1） 直通方式
INC DPTR MOVX @DPTR , A DJNZ R7,LOOP CLR EX0
； 修改RAM区地址
； 修改通道号 ；启动A/D转换 ；8路未采集完，返回 ；采集完，关中断
LOOP: RETI
；中断返回
AD574（12位）与8051单片机的硬件接口电路。
8051
八、A/D转换器软件编程
CPU获取A/D转换的结果有两种办法：一是用查询、一 是用中断。
过程输入输出通道详解
3.1.1 数字量输入通道
2.输入调理电路 数字量输入通道的基本功能就是接收外部装 置或生产过程的状态信号。这此状态信号的 形式可能是电压、电流、开关的触点，容易 引起瞬时高压、过电压、接触抖动等现象。 为了将外部数字量信号输入到计算机，必须 将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、 隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑电 平信号，这些过程称为信号调理。下面针对 不同情况分别介绍相应的信号调理技术。
3.1 数字量输入输出通道
3.1.1 数字量输入通道
1.数字量输入通道的结构 数字量输入通道的结构 数字量输入通道将现场开关信号转换成计算机需要的电平号， 数字量输入通道将现场开关信号转换成计算机需要的电平号， 以二进制数字量的形式输入计算机， 以二进制数字量的形式输入计算机，计算机通过三态缓冲器读 取状态信息。数字量输入通道主要由输入调理电路、 取状态信息。数字量输入通道主要由输入调理电路、输入缓冲 器和接口电路组成。如图3-1所示 所示。 器和接口电路组成。如图 所示。 图3-1 数字量输入通道结构
3.2.3采样保持器
2、常用的采样保持器 图3-18 LF398的典型应用 的典型应用
3.2.3采样保持器
3、采样/保持器的主要参数 ●采集时间（捕捉时间）：当置于采样方式时，输出跟 踪输入需要的时间。采集时间T是指从采样开始到输出 稳定之间的时间。 ●转换速率：指输出变化的最大速率，以V/s为单位。 V/s ●孔径时间：当采样保持器从采样转入保持时，采样开 关完全断开所需的时间，即进入保持控制后，实际的 保持点会滞后真正要求保持点一段时间，一般是纳秒 级。这个时间由器件的开关动作时间决定。 ●下跌率（衰减率）：在进入保持阶段后，由于开关的 漏电流及保持电容泄漏，输出电压会下降，以mV/s表 示。在选择保持电容的容量时要折中地考虑采集时间 和下跌率。
1-2数据采集系统 56页PPT文档
第一次设定数码
100
Usr >U0
Usr <U0
110
010
111 111 110
101
011
001
101
100 011 010 001 000
三位逐次逼近A/D转换过程示意图
－10 －5
fout
500kHZ
250kHZ (中心频率－输入电压为0 时的输出频率）
0
输入电压
合成电压
偏置信号
（3）采样计数
存入循环存贮区的数是每隔Ts读得的当时计数器 的值，此值与输入的模拟信号无对应关系。需要进行计算时， 取相邻N个采样间隔的计数器的计数值相减，其差值为NTS （N为采样间隔的个数）期间的脉冲数,此脉冲数与NTS期间 的模拟信号的积分值有对应关系。
整个电路可视为一个振荡频率受输入电压控制的多谐 振荡器。
（2）V/F电路的工作原理 积分器A1的输入电压为VIN，输出电压为VINT。当VINT
下降至零时，零电压比较器A2发生跳变，单稳定时器被触发
输出 产生一个宽度为t0的脉冲 控制开关S接通－VS
设计决定IR>VINmax/R 。在t0期间，电容C反充电，使VINT线 性上升到某一电压值，单稳定时器返回，S断开，t0结束。电容 C变为由VIN充电，使VINT下降至0时，重复前面的过程。如此 反复，输入的模拟电压变换为一串等幅脉冲输出。
图 为AD7506多路开关芯片。有16个输入端，一 输出端。 EN 为片选端，EN＝0，未选通，输入、输出 端均断开。EN=1，该芯片选通。选通信号CPU送来。由 四个地址端的地址码决定输出端与哪一个输入端接通。
过程通道数据采集
过程通道的抗干扰措施（17）
★ 采用能抑制交流电源干扰的计算机系统电源
过程通道的抗干扰措施（18）
★ 采用公共接地点SGP
过程通道的抗干扰措施（19）
★ 当计算机现场的强电设备较多时，采用三相隔 离变压器来减小外来的电网干扰
过程通道的抗干扰措施（11）
◆ 采用浮地输入双层屏蔽放大器来抑制共模干扰 工作原理?
过程通道的抗干扰措施（12）
◆ 用仪表放大器提高共模干扰抑制比
— 仪表放大器具有共模抑制能力强、输入阻抗高、漂移 低、增益可调等特点,是一种专门用来分离共模干扰器件
过程通道的抗干扰措施（13）
其它干扰措施
◆ 采用双绞线传输信号 — 与同轴电缆相比，双绞线频带窄而波阻高
— 在逻辑电路板上的电源线与地线的布线尽可能短，防 过程通道的抗干扰措施（15）
★可以把同一类型的所有输出驱动器的输出线以及交流、直流供电线等聚集在一起，套以独立的铁壳屏蔽管，并远离其它类型的输入
止布成回路型或菊花链环状型 输出等信号线
★可以把同一类型的所有输出驱动器的输出线以及交流、直流供电线等聚集在一起，套以独立的铁壳屏蔽管，并远离其它类型的输入
◆ 从系统电源或电源引线（包括地线）侵入的干扰
— 若一个装置中有多块逻辑电路板，则一般在电源和 ◆ 共态干扰：A/D转换器两个输入端上公有的干扰电压，又称为共模干扰
★ 采用能抑制交流电源干扰的计算机系统电源
地线的引入处附近并接一个10～100µF的大电容和一个 — 若一个装置中有多块逻辑电路板，则一般在电源和地线的引入处附近并接一个10～100µF的大电容和一个0.
◆ 不论什么样的干扰源，对计算机的干扰总是通过传导和直接辐射两种途径进入计算机控制系统的，其耦合的方式有静电耦合、互感 耦合、共阻抗耦合、电磁场辐射耦合等
第3章计算机控制过程通道和数据采集系统精品资料
Sm
S0 S1 S2
译
电
A
码
平
B
S3 S4
驱
转
C
动
换
INH
S5
S6
S7
Sm
S8
A
S9 S10 S11
译
电
B
码 驱
平 转
C
S12
动
换
INH
S13
S14
S15
D3 D2 D1 D0
20
多图路2-模4 多拟路开模拟关开的关的扩扩展展电 电路路
3.可编程序放大器：当多路输入的信号源电平相 差较悬殊时，用同一增益的放大器去放大时， 就有可能使低电平信号测量精度降低，而高电 平信号则可能超出A/D转换器的输入范围。可 编程序放大器是一种通用性比较强的高级放大 器，根据需要用程序来改变放大系数。
目前，计算机控制系统使用的多路开关种类很多，并具有不同 的功能和用途。如集成电路芯片CD4051(双向、单端、8路)、 CD4052(单向、双端、4路)、AD7506(单向、单端、16路)等。
所谓双向，就是该芯片既可以实现多到一的切换，也可以完成 一到多的切换；而单向则只能完成多到一的切换。双端是指芯片 内的一对开关同时动作，从而完成差动输入信号的切换，以满足 抑制共模干扰的需要。
Dn2
2n2
D1
21
D0
20 )
VREF 2n
B
VREF 2n
❖ 结论：由上述推导可见，输出电压除了与输入的二进
第三章 过程通道和数据采集系统
1
计算机和工业现场信号无法进行 直接传递，这就需要在二者之间进行 信息传递和交换的装置，这就是过程 通道，是本章的主要内容之一。
3过程通道技术
磁电式
电涡流式
频率
3.1 传感器
3 压力传感器/变送器。 利用物体某些物理特 性，通过不同的转换元 件将被测压力转换成各 种电量信号，间接测量 压力。 转换元件的不同，分 为应变式、压电式、电 感式、电容式、霍尔片 式等多种形式。
3.1 传感器
4 流量传感器
涡轮流量计 一定范围内，涡轮的 转速与流体的平均流 速成正比，通过磁电 转换装置将涡轮转速 变成电脉冲信号，以 推导出被测流体的瞬 时流量和累积流量。
3.2 模拟量输入通道
12位A/D转换器AD574A AD574A是美国AD公司高性能的12位逐次逼近式A/D 转换器，具有三态输出锁存缓冲器，可以与微机数 据总线直接接口。 典型转换时间约为25us，线性误差为±1/2 LSB， 内部有时钟脉冲源和基准电压源，单通道单极性或 双极性输入，采用28脚双立直插式封装。
IN
3.2 模拟量输入通道
4、采样保持器：由输入输出缓冲器A1、A2和采样开 关K、采样保持电容CH等组成。
K 电子开关 CH 保持电容
K Vin CH Vout
LOGIC
控制逻辑
3.2 模拟量输入通道 5、A/D转换器
A/D转换器是将模拟电压或电流转换成数字量的器 件和装置。 常用有逐次逼近式和双斜积分式 逐次逼近式A/D转换器的转换时间短，一般为几个 微秒至几百个微秒 双斜积分式A/D转换器的转换时间长为几十个毫秒 至几百个毫秒，适用于信号缓慢变化的场合。
第3章 过程通道技术
能源与动力工程学院 张 捷
3 过程通道技术
模拟/数字量 输入通道
控制 计算机
控制对象 (热水器)
模拟/数字量 输出通道
过程通道：计算机与被控对象之间的信息传输和转换的连接 问题? 通道。
数据采集与管理流程图
数据采集与管理流程图一、引言数据采集与管理是指在特定的业务流程中，通过采集、整理、存储和处理数据，以满足组织或个人的信息需求。
本文将详细介绍数据采集与管理的流程，并提供标准格式的流程图，以便清晰地展示数据的流动与处理。
二、数据采集与管理流程图以下是数据采集与管理的标准格式流程图，包括数据采集、数据整理、数据存储和数据处理四个主要步骤。
1. 数据采集数据采集是指获取原始数据的过程，可以通过各种渠道和方法进行。
以下是数据采集的流程：- 确定数据需求：根据业务需求确定需要采集的数据类型和指标。
- 选择数据源：选择合适的数据源，如数据库、API接口、传感器等。
- 设计采集方式：根据数据源的特点和采集需求，设计采集方式，如手动输入、自动抓取、传感器监测等。
- 执行数据采集：按照设计的采集方式，执行数据采集操作，获取原始数据。
2. 数据整理数据整理是指对采集到的原始数据进行清洗、转换和加工，以保证数据的准确性和一致性。
以下是数据整理的流程：- 数据清洗：去除重复数据、处理缺失数据、修复错误数据等。
- 数据转换：将数据从不同的格式或结构转换为统一的格式或结构，以便后续的处理和分析。
- 数据加工：对数据进行计算、汇总、归类等操作，以得到更有价值的信息。
3. 数据存储数据存储是指将整理后的数据保存在合适的存储介质中，以便后续的访问和使用。
以下是数据存储的流程：- 选择存储介质：根据数据的类型、大小和访问需求，选择合适的存储介质，如数据库、文件系统等。
- 设计数据结构：根据数据的特点和使用需求，设计合适的数据结构，如表格、文档、键值对等。
- 存储数据：将整理后的数据按照设计的数据结构，存储到选定的存储介质中。
4. 数据处理数据处理是指对存储的数据进行分析、挖掘、建模等操作，以提取有用的信息和知识。
以下是数据处理的流程：- 数据分析：对数据进行统计、可视化、关联分析等操作，以发现数据中的规律和趋势。
- 数据挖掘：使用机器学习、模式识别等技术，从数据中挖掘隐藏的模式和规律。
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杨根科 上海交通大学自动化系 2008年 2008年3月
内容提要
概述 模拟量输入通道: 采样, 多路转换器 D/A与A/D转换技术 A/D转换器及其与微处理器的接口 数据采集系统 D/A转换器及其与微处理器的接口 过程通道的抗干扰措施 小结
1 概述
过程通道：计算机和生产过程之间设置的信息传 送和转换的连接通道。（AI、AO、DI、DO）
A/D转换器完成一次 转换过程的时间称为 转换时间;转换期间 将引起误差;误差估 计: ◆ Vf=5V; 12位的A/D; 基准电压10.24V; 量 化误差为最低位的一 半; 转换时间0.1ms. 则信号最高频率为
∆V 1.25 × 10 −3 ≤ = = 0.5( Hz ) −4 2πV f ∆t 2π × 5 × 10
2 模拟量输入输出通道 5+/15
MCP6S2X系列是Microchip Technology公司推出的可 编程增益放大器，可广泛 用于多路模拟传输应用、 信号采集、A／D转换驱动 和信号测量系统中。 引脚定义MCP6S28为例 引脚定义 为例 管 脚 名 作 用 VOUT 模拟输出 CH0～CH7 模拟 输入 VSS 电源负端 VDD 电源正端 SCK SPI时钟输 入 SI SPI串行数据输入 SO SPI串行数据输出 CS SPI片 选 VREF 外部参考电压
1 概述 5/10
信号转换中的采样、量化和编码
计算机 个问题： — 采样（Sample） — 量化（Quantity） — 编码（Coding） 控制系统，就必须首先解决模拟量和数 字量之间的转换问题。转换过程大体上要解决如下3
1 概述 6/10
◆
信号的采样
把时间连续的信号 转换为一连串时间 不连续的脉冲信号， 这个过程称为“采 样”，又称为“抽 样”、“取样”
◆
A/D转换器的输入电压一般都有一定范围，而变送器过来的信
号一般都是 MA 级的，所以必须经过放大(一般的A/D满度电压 10V)
◆
可编程序放大器是一种通用性强的高级放大器，可以根据需要
用程序来改变它的放大倍数
◆
当多路输入的信号源电平相差较大时,用同一增益放大器去放大
高/低电平信号,可能使得低电平信号测量精度降低,而高电平信号 有可能超出A/D转换器的输入范围.采用编程序放大器,使A/D转换 器满量程达到均一化,提高多路采集的精度.
偏移2进制码
不变
备注:十进制数转换二进制数 备注 十进制数转换二进制数
方法： 方法：整数采用“除以2取余法”，小数采用 “乘以2取整法”。 将十进制数37．375转换为二进制数: 37 375 : 故(37.375)10=(100101.011)2
内容提要
概述 模拟量输入通道: 采样, 多路转换器 D/A与A/D转换技术 A/D转换器及其与微处理器的接口 数据采集系统 D/A转换器及其与微处理器的接口 过程通道的抗干扰措施 小结
◆
— 电子开关式 工作频率高达1000点/s,体积小,寿命长.缺点导通电阻 大, 小信号测量精度受影响 选择考虑因数: 通路多少;电平高低;单端/差动输入方 式?;寻址方式;切换速率;切换时要多长时间才能稳定到 要求精度 参考p.41原理图(场效应管)
2 模拟量输入输出通道 5/15
放大器(p.42, 图3.6,3.7,3.8)
2 模拟量输入输出通道 7+/15
采样中问题
◆
V = V f sin 2πft ; ∆V = 2πfV f cos 2πft∆t ∆V = 2πfV f ∆t ≤ ∆E ∆V ∆V ;f ≤ ∆t ≤ 2πfV f 2πV f ∆t
∆V = f max 1 10.24 = 1.25 mV 12 2 2
2 模拟量输入输出通道 8/15
采样/保持器工作机理
◆
图3.9和3.10是LF398的原理图. 指标: CH=0.01µF; 0.01%精度获取时间25µs; 保持器 下降速度3mv/s; 转换时间100 µ s; 保持器下降 电压300 µv
◆
2 模拟量输入输出通道 8+/15
采样保持器LF398介绍 （p.45）
X(t)
t 0 ST(t) t -5T -4T -3T -2T -1T 0 1T 2T 3T 4T 5T 6T X
* (t)
t 0
1 概述 7/10
◆
采样后脉冲信号称为采样信号，采样信号在 时间轴上是离散的，在函数轴上仍是连续的
◆
香农（Shannon）采样定量：若信号的最高 频率为fmax，只要采样频率f ≥ 2 fmax，采样 信号就能唯一复现原信号。采样定理规定了 不失真采样的频率下限。在实际应用中常取f ＝（5～10）fmax
软件 接口
显示终端
变送器 传感器 A\D D\A 多路开关 反多路开关 开关量输入 执行机构 生 产 对 象
磁盘驱动器
微 型 计 算 机
接口 接口
接口
打印机
开关量输出
实时 时钟 通用外部设备
操作 台 接口 外部通道 检测及变送 控制对象
主机及操作台
微机控制系统组成框图
1 概述 2/10
过程通道的组成和功能
2 采样保持器LF398 8++/15
LF398价格低廉，在国内应用非常广泛。它有8个引脚， 结构框图和典型连线图如图, 2脚接1k 电阻，用于调 节漂移电压，7脚和8脚是两个控制端，控制开关的关 断。7脚接参考电压，8脚接控制信号。参考电压应根 据控制信号的电平来选择。如7脚接地，则8脚接控制 信号大于1．4V时，LF398处于采样状态；如8脚为低 电平， 则LF398处于保持状态。6脚外接保持电容，它 的选取对采样保持电路的技术性能指标至关重要，大 电容可使系统得到较高精度，但采样时间加长。小电 容可提高采样频率，但精度较低。同时，电容的选择 应综合考虑精度要求和采样频率等因素。 LF398的其它几个参数为：输入阻抗Ri＝100M ，输出 阻抗, RO=0.5 ,漂移电压2mV，供电电压值在5～18V 间选择。
◆
2 模拟量输入输出通道 3/15
多路转换器(多路调制器/多路解调器开关, CD4051等)
◆
当系统中有多个变化较为缓慢的模拟量输入时，常常采用模拟多路开关，
利用它将各路模拟量轮流与A／D转换器接通。这样使用一片A／D转换器 就可完成多个模拟输入信号的依次转换，从而节省了硬件电路。
◆
理想工作状态：开路电阻无穷大，导通电阻为0。要求切换速度快。 两大类：
P C 总 线 输出 锁存 器 输出 驱动 器 生 产 过 程
地址译码器
1 概述 4/10
◆模拟量输入（AI）通道：把从控制对象检测得到的 时间连续模拟信号（如温度,压力,流量,液位等）(110V,4-20mA)变换成二进制的数字信号，然后经接 口送入到计算机(检测通道) ◆ 模拟量输出（AO）通道：把从计算机输出的数字 信号通过接口由它变换成相应的模拟量信号输出给 控制对象(控制通道,连续调节阀) ◆ AI、AO比较重要，有不少特殊问题要解决
◆
数字量输入（DI）通道：把从控制对象检测得到的数字码、
开关量、脉冲量或中断请求信号经过输入缓冲器在接口的控 制下送给计算机(检测通道)
P C 总 线 输入 缓冲 器 输入 调理 电路 生 产 过 程
地址译码器
1 概述 3/10
◆
数字量输出（DO）通道：把从计算机输出的数字信号 通过接口输出数字信号、脉冲信号或开关信述 8/10
◆
量化
采样信号经过整量化成为数字信号的过程称为 整量化过程
1 概述 9/10
◆整量化过程是一个数值分层过程。四舍五入过程 ◆量化单位 q 是A/D转换器最低位二进制位（LSB） 所代表的物理量，量化误差(精度)为±q/2 ◆采样信号与数字信号的区别 ◆实际应用中, f>=(5~10)fmax
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采样/保持器
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作用：在采样时，其输出能够跟随输入变化；而在保
持状态时，能使输出值不变。
◆
最简单的采样/保持器是由开关和电容组成：
K Vx R
.
C
Vout
2 模拟量输入输出通道 6+/15
采样/保持器
◆
2 模拟量输入输出通道 7/15
•转换时间tA/D：完成一次A/D转换需要的时间。 捕捉时间Tac：采样命令发出后，采样保持 电路由保持状态转到采样状态，保持电容上 的电压由所保持的值到达输入信号当前值所 需的时间。它与输入放大器的响应时间、模 拟开关的延迟时间、电容器的充电时间常数、 保持电容器上电压变化幅度等有关。Tac将 影响采样频率的提高，但不会影响精度。 孔径时间Tap：保持命令发出后，模式控制 开关由导通到完全断开所需的时间。Tap的 存在使实际的采样时间延迟，引起实际的电 压保持值与希望的电压保持值间产生误差， 影响A／D转换精度。 •转换(孔径)误差：采样时刻的最大转换误差 •转换(孔径)误差的消除：采用采样保持器
1 概述
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编码
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把量化信号转换为二进制代码的过程称为编码 编码的任务由A/D转换器完成 双极性(正负)信息的 3种表示方法 — 符号－数值码 — 补码表示法 — 偏移二进制码
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注记：常用的双极性编码
数 +7 +6 +5 +4 +3 +2 +1 +0 -0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 正基准 +7/8 +6/8 +5/8 +4/8 +3/8 +2/8 +1/8 +0 -0 -1/8 -2/8 -3/8 -4/8 -5/8 -6/8 -7/8 -8/8 负基准 -7/8 -6/8 -5/8 -4/8 -3/8 -2/8 -1/8 -0 +0 +1/8 +2/8 +3/8 +4/8 +5/8 +6/8 +7/8 +8/8 符号-数值码 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 2的补码 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000 （0000） 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 偏移2进制码 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 （1000） 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000