2.5 开关量输出器件.pptVIP

§2.5 开关量输出器件（课本85-86、96-99页） 1、模拟量输出信号 （1）直流电流信号（适合远距离传输） （2）直流电压信号（适合近距离传输） 2、开关量输出信号 3、数字量输出信号 1、模拟量输出信号 （1）直流电流信号（适合远距离传输） 电流信号抗干扰能力强，信号线电阻不会导致信号 损失。 （2）直流电压信号（适合近距离传输） 当智能仪器的输出模拟信号需要传输给多个其他 仪器仪表时，一般采用直流电压信号 。 2、开关量输出信号 智能仪器的开关量输出信号具有下列用处： （1）越限报警 （2）开关量控制 用于控制的开关信号的电气接口形式又分为无源和有源两类。 无源是指智能仪器只提供输出电路的通、断状态，负载电源由外电路提供。 有源的开关量输出信号往往表示为电平的高低或电流的有无，由智能仪器为负载提供全部或部分电源。 （3）反映智能仪器本身的工作状态 3、数字量输出信号 数字量输出信号分为串行和并行两种。 串行用于较远距离的数据传输和信息交换，例如智能仪器与上位机之间通信多位串行。 并行方式传输速度快，但所需导线条数多，只适合于近距离传输，例如智能仪器与周围的其他智能设备之间。 开关量输出隔离的目的： 在于隔断微机与执行机构之间的电气联系，以防地电位差、外界电磁场等干扰因素造成执行机构的误动作，甚至导致智能仪器本身的损坏。 目前，光电耦合器件和继电器常用作开关量输出隔离器件。 1、光电耦合器件（optical coupler--OC） 光电耦合器件是以光为媒介传输信号的电路 所以光电耦合器件兼有反相及电平转换的作用。R1为 限流电阻，其阻值决定了发光二极管的导通电流I1， I1一般选为数毫安。R2的取值要保证Vo输出的高、低 电平要求。 电磁式继电器是一种由小电流的通断控制大电流通断的常用开关控制器件。 （1）、电磁继电器的结构和工作原理 额定工作电压或额定工作电流：指继电器工作时线圈 需要的电压或电流。电磁式继电器的驱动电源可能是 交流的，也可能是直流的。为了适应不同电压的电路 应用，一种型号的继电器通常有多种额定工作电压或 额定工作电流，并用规格型号加以区别。 直流电阻：指线圈的直流电阻。 吸合电流：它是指继电器能够产生吸合动作的最小电 流。在实际使用中，要使继电器可靠吸合，给定电压 可以等于或略高于额定工作电压。一般不要大于额定 工作电压的1.5倍。否则会烧毁线圈。 释放电流：它是指继电器产生释放动作的最大 电流。释放电流比吸合电流小得多。 触点负荷：它是指继电器触点允许的电压或电 流。它决定了继电器能控制电压和电流的大 小。应用时不能用触点负荷小的继电器去控制 大电流或高电压。 a)、继电器触点保护电路 当输出回路包含有感性负载而且导通电流较大时，在触点断 开的瞬间有可能在触点间造成高压电弧，以至于烧坏触点或 降低触点寿命。为了防止这种情况发生： 负载电源是直流的，可以在触点间并联续流二极管 ； 负载电源是交流的，可以在触点间并联压敏电阻 ； 负载电源是交流的，可以在触点间并联阻容电路 。 (b)、继电器线圈的保护 当继电器线圈断电时,其储存的感应电能可能在直 流电源上产生高达1500V的浪涌电压,随着固体器件使 用量的不断增加,必须对继电器线圈进行抑制,将其电压 峰值限制在一定的范围。  常见的线圈瞬态抑制方法有： 在线圈上并联一个电阻器或阻容电路,或并联一个二极 管。线圈瞬态抑制电路会使继电器释放时间延长，使触 点转换速度变慢。 1、TTL三态门缓冲器 这类电路的驱动能力要高于一般的TTL电路。例如74LS240、 74LS244、74LS245等，它们的高电平输出电流 IOH= -15 mA, 低电平输出电流 IOL=24 mA,可以用来驱动光电耦合器件、 LED数码管、中功率晶体管等。（大功率(PC1W)、中功率 (PC在0.5－1W)和小功率三极管(PC0.5W)） 2、集电极开路（OC）门 OC门电路的输出级是一个集电极开路的晶体三极管，如图4-15所示。组成 电路时，OC门输出端必须外加一个接至正电源的负载才能正常工作，负载 正电源+V可以比TTL电路的VCC（一般为+5V）高很多。例如，7406、 7407OC门输出级耐压可高达30V，输出低电压时吸收电流的能力也高达 40mA。因此，OC门是一种既有电流放大功能，又有电压放大功能的开关 量驱动电路。实际应用中，OC门电路常用来驱动微型继电器、LED显示器。 3、门电路外加晶体管 达林顿晶体管阵列驱动器芯片适用于多路开关量 中功率驱动电路，例如MC1416包含有七路开关量驱动 器，每路驱动器的内部结构如图4-17（a）所示。 MC1416特性如