第二数字输入输出通道精要.ppt

2-14数字量I/O模板结构框图 PC总线接口逻辑部分由8位数据总线缓冲器、基址译码器、输入和输出片址译码器组成。 I/O功能逻辑部分只有简单的输入缓冲器和输出锁存器。其中，输入缓冲器起着对外部输入信号的缓冲、加强和选通作用；输出锁存器锁存CPU 输出的数据或控制信号，供外部设备使用。I/O缓冲功能可以用可编程接口芯片如8255A构成，也可以用74LS240、244、373、273等芯片实现。 I/O电气接口部分的功能主要是：电平转换、滤波、保护、隔离、功率驱动等。 各种数字量I/O模板的前两部分大同小异，不同的主要在于I/O电气接口部分，即输入信号的调理和输出信号的驱动，这是由生产过程的不同需求所决定的。 本章小结 数字量输入输出通道也是计算机测控系统中的重要组成部分。 本章首先介绍了当前计算机控制系统中最重要的硬件抗干扰技术——光电耦合隔离技术，并着重分析光电耦合隔离器的结构原理及其在数字信号中的隔离电路。介绍分析了数字量输入通道中的3种典型电路：信号调理电路、脉冲计数电路与拨盘开关电路。还介绍分析了数字量输出通道中的4种典型驱动电路：三极管驱动电路、继电器驱动电路、晶闸管驱动电路与固态继电器驱动电路。 通过对各种输入输出通道接口电路的分析，可以看出，光电耦合隔离器的抗干扰作用是十分重要的。 习题与思考 1. 画图分析说明三极管型光电耦合隔离器的工作原理。 2. 分析说明光耦隔离器的两种特性及其隔离电磁干扰的作用机理。 3. 结合图 4-4，简述信号调理电路的构成及其各元器件的作用。 4. 分析说明图 4-5脉冲计数电路的工作过程及其 用途。 5. 简述数字量输出通道的功能及其常用的输出驱动电路。6. 对比分析说明三极管输出驱动与继电器输出驱动电路的异同点。7. 对比分析说明晶闸管输出驱动与固态继电器输出驱动电路的异同点。8. 结合图?2-14，简述数字量I/O模板电路的结构组成。 1 .普通三极管驱动电路 当驱动电流只有十几 mA或几十 mA时，只要采用一个普通的功率三极管就能构成驱动电路，如图 2-6所示。 图2-6小功率三极管输出电路 2. 达林顿驱动电路 当驱动电流需要达到几百毫安时，如驱动中功率继电器、电磁开关等装置，输出电路必须采取多级放大或提高三极管增益的办法。达林顿阵列驱动器是由多对两个三极管组成的达林顿复合管构成，它具有高输入阻抗、高增益、输出功率大及保护措施完善的特点，同时多对复合管也非常适用于计算机控制系统中的多路负荷。 图2-7给出达林顿阵列驱动器MC1416的结构图与每对复合管的内部结构，MC1416内含7对达林顿复合管，每个复合管的集电极电流可达500mA，截止时能承受100V电压，其输入输出端均有箝位二极管，输出箝位二极管VD2抑制高电位上发生的正向过冲，VD1、VD3可抑制低电平上的负向过冲。 图2-7MC1416达林顿阵列驱动器 图 2-8为达林顿阵列驱动中的一路驱动电路，当CPU数据线Di 输出数字“0”即低电平时，经7406反相锁存器变为高电平，使达林顿复合管导通，产生的几百毫安集电极电流足以驱动负载线圈，而且利用复合管内的保护二极管构成了负荷线圈断电时产生的反向电动势的泄流回路。 图 2-8达林顿阵列驱动电路 2.3.2 继电器驱动电路 电磁继电器主要由线圈、铁心、衔铁和触点等部件组成，简称为继电器，它分为电压继电器、电流继电器、中间继电器等几种类型。继电器方式的开关量输出是一种最常用的输出方式，通过弱电控制外界交流或直流的高电压、大电流设备。 图2-9 A继电器结构 继电器驱动电路的设计要根据所用继电器线圈的吸合电压和电流而定，控制电流一定要大于继电器的吸合电流才能使继电器可靠地工作。 常用的继电器有电压继电器、电流继电器、中间继电器等几种类型。由于继电器线圈需要一定的电流才能动作，所以必须采取措施加以驱动。 继电器的驱动电路 驱动电路的设计要根据所用继电器线圈的吸合电压和电流而定，一定要大于继电器的吸合电流才能使继电器可靠地工作。 图?2-9为经光耦隔离器的继电器输出驱动电路，当CPU数据线Di?输出数字“1”即高电平时，经7406反相驱动器变为低电平，光耦隔离器的发光二极管导通且发光，使光敏三极管导通，继电器线圈KA得电，动合触点闭合，从而驱动大型负荷设备。 由于继电器线圈是电感性负载，当电路突然关断时，会出现较高的电感性浪涌电压，为了保