第三章模拟量输入通道
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一、第一章1)计算机控制系统的监控过程步骤a .实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的瞬时值进行采集和输入 ;b .实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、比较和处理,按一定的控制规律运算,进行控制决策; c.实时输出控制--根据控制决策,适时地对执行器发出控制信号,完成监控任务;2)按控制方案来分,计算机控系统划分成那几大类?数据采集系统(DAS ) 操作指导控制系统(OGC) 直接数字控制系统(DDC ) 监督计算机控制系统(SCC ) 分散控制系统分散控制系统 (DCS ) 现场总线控制系统(FCS )3)计算机控制装置种类 可编程控制器;可编程控制器; 可编程调节器;可编程调节器; 总线式工控机;总线式工控机; 单片微型计算机;单片微型计算机; 其他控制装置其他控制装置4)计算机控制系统与常规仪表控制系统的主要异同点是什么?同:1)计控系统是由常系统演变而来的; 2)两者的结构基本相同异:1)计控系统中处理的信号有两种:模拟信号和数字信号。
而常系统处理的只有模拟信号2)计控系统具有智能化3)计控系统有软件也有硬件,而常系统只有硬件二、第二章1)4 位 D/A 转换器为例说明其工作原理假设D3、D2、D1、D0全为1,则BS3、BS2、BS1、BS0全部与“1”端相连。
根据电流定律,有:由于开关 BS3 ~ BS0 的状态是受要转换的二进制数的状态是受要转换的二进制数 D3、D2、D1、D0 控制的,并不一定全是“1”。
因此,可以得到通式:考虑到放大器反相端为虚地,故:选取 R fb = R ,可以得到:对于 n 位 D/A 转换器,它的输出电压V OUT 与输入二进制数B( Dn-1~ D0) 的关系式可写成:的关系式可写成:结论:可见,输出电压除了与输入的二进制数有关,还与运算放大器的反馈电阻 Rfb 以及基准电压VREF 有关。
2)D/A 转换器性能指标是(1)分辨率 是指 D/A 转换器能分辨的最小输出模拟增量。
1、A/D 转换的主要性能指标有哪些? 答:转换时间、分辨率、线性误差、量程、对基准电源的要求等。
2、计算机与模拟量输入接口交换信息有哪几种控制方式?它们各有什么优缺点? 答:程序查询式:程序设计比较简单,可靠性高,但实时性差; 延时采样方式:硬件设计简单,但信息传递较前述方式慢; 中断方式:提高了系统的工作效率; DMA 方式:传输速率大大提高。
3、模拟量输入接口设计主要解决那几个方面的问题? 答:数据输出线的连接方式,选通信号、启动转换及读出控制信号的连接方法,电源和地 线的处理,与计算机信息传递的方式。
4、模拟量输入通道由那几部分组成? 答:模拟量输入通道一般由 I/U 变换,多路转换器、程控放大器、采样/保持器、A/D 转 换器、接口及控制逻辑等组成。
5、采样/保持器的作用是什么?是否所有的模拟量输入通道中都需要采样/保持器?为什 么? 答:为了提高模拟量输入信号的频率范围,以适应某些随时间变化较快的信号的要求,可 采用带有保持电路的采样器,即采样保持器(为了防止在 A/D 转换之前信号就发生了变化, 致使 A/D 转换的结果出错,因而采用采样保持器来使得信号维持一段时间)。
并不是所有 的模拟量输入通道都需要采样保持器的,因为采样保持器是为了防止在 A/D 转换之前信号 就发生了变化,致使 A/D 转换的结果出错,所以只要 A/D 转换的时间比信号变化的时间短 就不需要。
6、在模拟量输入通道中,为何通常要使用可编程放大器? 答:因为在模拟输入通道中,多路被测信号常常共用一个测量放大器,而各路的输入信号 大小往往不同, 但都要放大到模数转换器的同一量程范围内获取适合的分辨力, 所以常要使 用可编程放大器。
7、隔离放大器有几种形式?各有什么特点? 答: (1)变压器耦合隔离放大器:线性和稳定性好,隔离电压和共模抑制比高,应用电路 简单,频带较宽; (2)主要起到抗共模干扰和良好的安全保障作用。