内容发布更新时间 : 2024/12/23 1:24:55星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

量的位数表示，如8位、10位、12位、16位等。分辨率越高，转换时对输入模拟信号的反应就越灵敏。例如分辨率为8位表示它可以对满量程的1/28＝1/256的增量做出反应。 ②量程。量程是指所能转换的电压范围，如5V、10V等。

③转换精度。转换精度是指转换后所得结果相对于实际值的准确度，有绝对精度与相对精度两种表示方法。

④转换时间。转换时间是指启动A/D转换到转换结束所需的时间。

⑤工作温度范围。较好的A/D转换器的工作温度为一40~85℃，较差的为0～70℃。 A/D转换器的主要技术指标：

－转换时间：积分型毫秒级，逐次比较 微秒级，全并行 纳秒级。 －分辨率：数字量位数n。 LSB（最低有效位）－满量程的1/2n.

－线性误差：量程范围内，偏离理想转换特性的最大误差，通常为1/2LSB或1LSB －量程：能转换的电压范围。 －对基准电源的要求：电源精度。

注意：1、转换结束信号有两种：电平信号和脉冲信号；CPU检测到转换结束信号后，即可读取转换数据，可以采用程序查询、中断、DMA和延时(定时)四种方式读取数据。 2、量化单位q：一个8位的A/D转换器，它把输入电压信号分成28=256层，若它的量程为0~5V，那么，量化单位q为：

q = 5/28=5/256 ≈0.0195V=19.5mV

q正好是A/D输出的数字量中最低位LSB=1时所对应的电压值。因而，这个量化误差的绝对值是转换器的分辨率和满量程范围的函数

2.14 一个12位的A/D转换器，孔径时间为20μs，绝对精度为±1LSB，若不使用采样保持器，为了确保转换精度，则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率是多少？

答：12位的A/D转换器，绝对精度为±1LSB，则相对精度为(1)/2n×100%=0.0244% 则允许转换的正弦波模拟信号的最大频率为

0.0244 f??8Hz?622??20?10?10s

2.15模拟量输出通道的结构有哪几种形式？各有何特点？

答：模拟量输出通道的功能是把计算机的运算结果（数字量）转换成模拟量，并输出到被选中的某一控制回路上，完成对执行机构的控制动作。

模拟量输出通道通常由D/A转换器、输出保持、多路切换开关和功放电路所组成。 多路模拟量输出通道的结构形式主要取决于输出保持器的构成方式。 输出保持器的作用主要是在新的控制信号到来之前，使本次控制信号维持不变。保持器一般有数字保持方案和模拟保持方案两种。这就决定了模拟量输出通道的两种基本结构形式。 1．每个输出通道设置一个D/A转换器的结构形式

这是一种数字保持方案。

优点:转换速度快，工作可靠，即使某一路D/A转换器发生故障，也不影响其他通道的工作。

缺点:使用了较多的D/A转换器，使得这种结构的价格很高。 2．多个输出通道共用一个D/A转换器的结构形式

模拟量保持方案。

由于公用一片D/A转换器，因此必须在计算机控制下分时工作，即依次把D/A转换器转换成的模拟电压（或电流），通过多路开关传送给输出采样—保持器。 优点:节省了D/A转换器。

缺点：因为分时工作，只适用于通道数量多且速率要求不高的场合。它还要使用多路开关，且要求输出采样—保持器的保持时间与采样时间之比较大，这种方案工作可靠性较差。

D/A芯片的工作方式：控制信号的接法不同，就有不同的工作方式，通常有三种：直通方式、单缓方式和双缓方式。

2.16 为什么模拟量输出通道中要有零阶保持器？通常用何电路实现？

答：由于公用一片D/A转换器，因此必须在计算机控制下分时工作，即依次把D/A转换器转换成的模拟电压（或电流），通过多路开关传送给输出采样—保持器。而由于零阶保持器是将前一采样时刻的输出值原封不动地保持到下一采样时刻，因此在模拟量输出通道中要有零阶保持器。

常有的零阶保持器有两种：一种是采用步进电动机带动多圈电位器，因为步进电动机走步后能保持其角位移不变，从多圈电位器输出的输出电压也就保持不变；另一种是采用和模拟量输入通道中的采用保持器一样的电容保持电路，但应当注意，虽然输入采用保持器和输出保持器都是保持器，所用电路相同，但两者功能不同，不能混淆。输出保持器之后的信号是连续的模拟信号，却呈阶梯形状，一般需经过滤波电路，使信号变得平滑，若执行部件本身（如电动机）带有惯性环节，能起到滤波作用，则不需另加滤波器。

2.17 为何在模拟量输出通道中通常有V/I转换电路？

答：工业现场的智能仪表和执行器常常要以电流方式传输，这是因为在长距离传输信号时容易引入干扰，而电流传输具有较强的抗干扰能力。因此，许多场合必须经过电压/电流（V/I）转换电路，将电压信号转换成电流信号。

2.18 数字量输入通道主要由哪些电路构成？

答：数字量输入通道主要由输入调理电路、输入缓冲器、输入地址译码电路等组成

输入缓冲器PC总线输入调理电路来自生产过程地址译码器

2.19 数字量输入通道中的调理电路通常有哪几种功能？

答：外部信号需经过电平转换、滤波、隔离和国电压保护等处理后，才能输入计算机，这些功能称为信号调理。包括：1．信号转换电路（1)电压或电流转换电路 2)开关触点型信号输入电路）；2．滤波电路；3．保护电路；4．消除触点抖动；5．信号的光电隔离。

2.20 在开关量输出的驱动电路中，根据控制对象不同所使用器件也不同，当需要驱动大功率交流设备时，通常采用什么器件和电路？

答：通常采用大功率交流驱动电路，固态继电器（SSR—Solid state releys）是一种新型电子继电器，是一种四端有源器件，下图为固态继电器的结构和使用方法。输入输出之间常用光耦合器进行隔离。过零检测电路可使交流电压变化到零状态附近时让电路接通，从而减少干扰，由触发电路给出晶闸管器件的触发信号。

2.21 干扰信号的来源可分为哪几种？干扰信号进入到计算机控制系统中的主要耦合方式有哪几种？各有何特点？

答：计算机控制系统所受到的干扰源分为外部干扰和内部干扰。 外部干扰的主要来源有：

1)电源干扰：指来自供电电源的干扰，如电源电网的波动，主要类型：浪涌、尖峰、噪声和断电等。我国采用高电压（220V）高内阻电网，与采用低电压（100V或110V）低内阻电网相比，电网受到的污染程度会比较严重。

2)空间干扰：指来自周围环境的干扰，如大型用电设备(如天车、电炉、大电机、电焊机等)的启停、高压设备和电磁开关的电磁辐射、传输电缆的共模干扰等。主要类型：静电和电场干扰、磁场干扰、电磁辐射干扰等。

内部干扰主要有：

是指设备内部或设备之间产生的干扰，如电气设备漏电、接地系统不完善，或测量部件绝缘不好而产生的共模电压或差模电压；以及各个通道的若干线路同用一根电缆或绑扎在一起，或通过电磁感应而相互产生干扰，特别是高、低电压线路间。即系统的软件不稳定、分布电容或分布电感产生的干扰、多点接地造成的电位差给系统带来的影响等。

来自交流电源的干扰最为严重，但防护措施较多，处理不难；设备干扰特别是来自通道的干扰，由于情况复杂，需认真对待；来自空间的辐射干扰，只要采取适当的屏蔽措施既可有效克服。

主要耦合方式及特点有：

1．传导耦合（直接耦合方式）

干扰信号经过导线直接传导到被干扰电路中而造成的干扰。在计算机控制系统中，干扰信号经过电源线耦合进入系统电路是最常见的。对此采用滤波去耦的方法可有效抑制。 2．静电耦合（电容性耦合方式）

是指电位变化在干扰源与被干扰对象之间引起的静电感应，又称电容性耦合或电场耦合。在系统电路的元件之间、导线之间、导线与元件之间都存在着分布电容。如果某一导体上的信号电压（或噪声电压）通过分布电容使其他导体上的电位受到影响，称为静电耦合。

3．电磁耦合（电感性耦合方式） 载流电路周围空间会产生磁场，位于其中的闭合电路将受交变磁场的影响而产生感应电势并形成感应电流。在设备内部，线圈或变压器的漏磁就是一个很大的干扰源；在设备外部，当二根导线在较长的距离内敷设或架线时，将会产生电磁耦合干扰。

4．公共阻抗耦合

公共阻抗耦合是指多个电路的电流流经同一公共阻抗时,一个电路在该阻抗上所产生的电压降会影响到另一个电路的工作。公共阻抗耦合的主要形式有以下几种：1）电源内阻抗的耦合干扰。2）公共地线耦合干扰。3）输出阻抗耦合干扰。

5．电磁场辐射耦合方式 当高频电流流过导体时，在该导体周围产生电力线和磁力线，它们随着导体各个部分的电荷变化而变化，从而形成一种在空间传播的电磁波。处于电磁波中的导体，将受到电磁波的作用而感应出相应频率的电动势。

电磁场辐射干扰是一种无规则的干扰，它极易通过电源耦合到系统中来。另外，过长的信号线和控制线具有天线效应，它们既能接收干扰波，又能辐射干扰波。

6．漏电耦合方式（电阻性耦合）

由于绝缘不良，流经绝缘电阻R的漏电流将引起干扰。

2.22 什么是串模干扰和共模干扰？各有什么抗干扰措施？

答：串模干扰就是指串联叠加在工作信号上的干扰，也称之为正态干扰、常态干扰、横向干扰等。共模干扰对系统的影响是转换成串模干扰的形式来作用于系统的。

串模干扰的抑制方法：

① 采用输入滤波电路：如果串模干扰频率比被测信号频率高，则采用输入低通滤波器来抑制高频率串模干扰；如果串模干扰频率比被测信号频率低，则采用高通滤波器来抑制低频串模干扰；如果串模干扰频率落在被测信号频谱的两侧，则应用带通滤波器。一般情况下，串模干扰均比被测信号变化快，故常用二级阻容低通滤波网络作为模/数转换器的输入滤波