05数据采集.pdf

第 5 讲 过程通道（三）—数据采集 5 ．1 多路模拟开关 5 ．2 采样/保持器 5 ．3 A/D 转换器 5 ．4 U/F 转换器 5 ．5 数据采集系统的结构形式 5 ．6 数据采集系统的电气隔离 5 ．1 多路模拟开关 第5讲 过程通道（三）—数据采集 5 ．1 多路模拟开关 一．多路模拟开关的种类 模拟多路开关是用来切换模拟信号的，有机械接触式和电子式两大类。机械触点式 模拟开关有电磁继电器和干簧继电器等，常用的电子式模拟开关为CMOS模拟开关。 ①干簧继电器：最常用的机械接触式模拟开关，由玻璃密封的触点和励磁线圈组成。 触点是两片铍莫合金簧片，密封在玻璃管内，管内充有保护气体，以防止触点氧化和腐 蚀。当励磁线圈两端加上足够电压后，触点闭合，使输入的模拟信号通过。电压消失后， 触点因簧片本身的弹性而释放。这类开关具有结构简单，闭合时接触电阻小，断开时阻 抗高，工作寿命长(可达108次) ，不受环境温度影响等优点。吸合和释放时间约为1ms， 工作频率可达40Hz左右，适合于小信号中速度的采样单元使用。缺点是工作频率相对较 低，体积比电子式开关大，有时触点会发生吸合不放的现象，通断时有抖动。 5 ．1 多路模拟开关 ②电子多路开关：由场效应管集成电路组成的电子式无触点开关。优点是采样速度 快，工作频率高，可用于l000点/秒以上的高速采样，而且体积小，寿命长。缺点是导通 电阻较大，驱动部分与开关元件不独立，影响小信号的测量精度。各类器件比较见下表： 表 各类模拟开关的性能指标 类 绝缘栅型场效应管 普通继电器 项 型 干簧继电器 目 （CMOS ） （电磁式） 导通电阻 100～500 Ω 0.1～0.2 Ω 0.05～0.2 Ω 5 12 截止电阻 10 ～10 Ω 理论上为无穷大 最大开闭电压 ±15V 几十到几百V 最大开闭电流 μA～mA mA～A 驱动方式 电压驱动 独立 驱动功率 几乎为零 中 大 功耗 小 大 速度 100ns ～1 μs 100～几百μs 几ms～30ms 振动 无 有 7 8 8 10 寿命 无限 10 ～10 次 10 ～10 次 成本 低 中 高 5 ．1 多路模拟开关 二．CMOS 模拟开关 CMOS模拟开关有多种类型，例如，双4选1多路开关有CD4052和AD7502 ；8选1多 路开关有CD4051和AD7501 ；16选1多路开关有CD4067和AD7506 ；三重2通道多路开关 有CD4053等。从输入信号的连接方式来分，有的是单端输入，有的则是双端输入(或称 差动输入) 。从组成开关的电路来