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AAAAAAAAAA BBBBBBBBB  《过程控制》 Process Control 下篇 计算机控制技术 第2章 过程输入输出通道技术 低电压开关量信号输出技术 低电压开关量信号输出技术 本章结束 第2章 过程输入输出通道技术 2.4 模拟量输入通道 1.信号的采样 2.4.1模拟量输入通道中的信号变换 采样定理：如果模拟信号（包括噪声干扰在内）频谱的最高频率为fmax，只要按照采样频率f≥fmax 进行采样，那么采样信号y*(t)就能惟一地复现y(t). 采样定理给出了y*(t) 惟一地复现y(t)所必须的最低采样频率。 实际应用中，常取f ≥（5~10）fmax。 第2章 过程输入输出通道技术 2.4 模拟量输入通道 2.信号的量化 2.4.1模拟量输入通道中的信号变换 采样信号是时间离散、幅值连续的信号。必须变成数字 信号才能进入微机。 将采样信号转换为数字信号的过程称为量化过程，执行 量化动作的装置是A/D转换器。 n 位A/D转换器 采样信号(ymin~ymax) 数字（0~2n-1） 最低有效位(LSB)所对应的模拟量q称为量化单位。 在计算机控制系统的A／D转换中，为了适应量化过程所需的转换时间的要求，在采样开关之后总是连接着零阶保持器，对采样开关输出的采样信号进行保持。记为 S／H (sample／Hold)，其传递函数框图如图所示。 第2章 过程输入输出通道技术 2.4 模拟量输入通道 2.信号的量化 2.4.1模拟量输入通道中的信号变换 第2章 过程输入输出通道技术 2.4 模拟量输入通道 2.4.2 A/D转换器 2.4.3 常用A/D转换器及其接口技术 2.4.4 A/D转换模版 课外自学。 在《智能化仪表》课程中讲授。 ** 数据采集卡 ** 为了满足IBM-PC机及其兼容机用于数据采集与控制的需要，国内外许多厂商生产了各种各样的数据采集板卡（或I/O板卡）。这类板卡均参照IBM-PC机的总线技术标准设计和生产，用户只要把这类板卡插入IBM-PC机主板上相应的I/O扩展槽中，就可以迅速方便地构成一个数据采集与处理系统，从而大大节省了硬件的研制时间和投资，又可以充分利用IBM-PC机的软硬件资源，还可以使用户集中精力对数据采集与处理中的理论和方法进行研究、进行系统设计以及程序的编制等。 第2章 过程输入输出通道技术 2.4 模拟量输入通道 数据采集卡的种类 基于PC总线的板卡种类很多，其分类方法也有很多种。按照板卡处理信号的不同可以分为模拟量输入板卡(A/D卡)、模拟量输出板卡(D/A卡)、开关量输入板卡、开关量输出板卡、脉冲量输入板卡、多功能板卡等。其中多功能板卡可以集成多个功能，如数字量输入/输出板卡将模拟量输入和数字量输入/输出集成在同一张卡上。根据总线的不同，可分为PCI板卡和ISA板卡。 还有其它一些专用I/O板卡，如虚拟存储板（电子盘）、信号调理板、专用（接线）端子板等，这些种类齐全、性能良好的I/O板卡与IPC配合使用，使系统的构成十分容易。 第2章 过程输入输出通道技术 2.4 模拟量输入通道 值得一提的是智能接口板卡 PCI-5121智能CAN接口卡 第2章 过程输入输出通道技术 2.4 模拟量输入通道 常用的数据采集卡 1．模拟量输入卡（A/D卡） 在工业测控系统中，输入信号往往是模拟量，这就需要一个装置把模拟量转换成数字量，各种A/D芯片就是用来完成此类转换的。在实际的计算机测控系统中，不是以A/D芯片为基本单元，而是制成商品化的A/D板卡。 模拟量输入板卡根据使用的A/D转换芯片和总线结构不同，性能有很大的区别。板卡通常有单端输入、差分输人以及两种方式组合输入三种。板卡内部通常设置一定的采样缓冲器，对采样数据进行缓冲处理，缓冲器的大小也是板卡的性能指标之一。在抗干扰方面，A/D板卡通常采取光电隔离技术，实现信号的隔离。板卡模拟信号采集的精度和速度指标通常由板卡所采用的A/D转换芯片决定。 第2章 过程输入输出通道技术 2.4 模拟量输入通道 例如，下图所示为研华PCI-1713模拟量输入卡。该板卡具有32 路 单端或16 路差分模拟量输入，或组合输入方式，12位A/D转换分 辨率，A/D转换器的采样速率可达100 kHz，每个输入通道的增益 可编程，卡上有4K采样