第3章南郵IO接口與過(guò)程通道

第3章I/O接口與過(guò)程通道南京郵電大學(xué)電氣信息工程系3.1輸入輸出與過(guò)程通道3.2模擬量輸入通道3.3模擬量輸出通道3.4D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的電源、接地與布線(xiàn)3.5硬件抗干擾技術(shù)OUTLINE3.1數(shù)字量輸入輸出通道數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）信號(hào)：開(kāi)關(guān)的閉合與斷開(kāi)繼電器或接觸器的吸合與釋放馬達(dá)的啟動(dòng)與停止閥門(mén)的打開(kāi)與關(guān)閉用“0”和“1”表示1.數(shù)字量輸入接口74LS244：隔離輸入和輸出起緩沖作用八個(gè)通道，可同時(shí)輸入8個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)MOVDX,PORTINAL,DX生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)信息3.1.1數(shù)字量輸入輸出接口技術(shù)1A11Y11A21Y21A31Y31A41Y41A51Y51A61Y61A71Y71A81Y8輸入接口D0D1D2D3D4D5D6D7PC總線(xiàn)2G1GCSIOR74LS2442.數(shù)字量輸出接口控制狀態(tài)需要保持，直到下次給出新的值為止MOVAL,DATAMOVDX,PORTOUTDX,AL可用鎖存器74LS273對(duì)狀態(tài)輸出信號(hào)進(jìn)行鎖存數(shù)字量輸出接口

D0CLKCLR74LS273D2D1D2D3D4D5D6D7D1D3D5D4D6D7D8Q2Q1Q3Q5Q4Q6Q7Q8CSIOWRESETPC總線(xiàn)輸出接口基本功能：接受外部裝置或生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)信號(hào)1、數(shù)字量輸入通道結(jié)構(gòu)輸入調(diào)理電路輸入緩沖器地址譯碼器生產(chǎn)過(guò)程PC總線(xiàn)3.1.2數(shù)字量輸入通道輸入調(diào)理電路－把現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換、保護(hù)、濾波、隔離轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠接收的邏輯信號(hào)小功率輸入調(diào)理電路大功率輸入調(diào)理電路2.輸入調(diào)理電路－開(kāi)關(guān)去抖電路圖3.4采用積分電路（1）小功率輸入調(diào)理電路RSQQ0110100111保持R—S觸發(fā)器去抖電路（2）大功率輸入調(diào)理電路大功率系統(tǒng)中，需從電磁離合等大功率器件的接點(diǎn)輸入信號(hào)為使接點(diǎn)工作可靠，接點(diǎn)兩端至少要加24V以上的直流電壓由于所帶電壓高，故高、低壓之間，用光電耦合器進(jìn)行隔離圖3.6大功率信號(hào)輸入電路輸出驅(qū)動(dòng)器輸出鎖存器地址譯碼器生產(chǎn)過(guò)程PC總線(xiàn)1、數(shù)字量輸出通道結(jié)構(gòu)3.1.3數(shù)字量輸出通道小功率直流驅(qū)動(dòng)電路大功率驅(qū)動(dòng)電路2、輸出驅(qū)動(dòng)電路采用功率晶體管輸出驅(qū)動(dòng)繼電器電路采用高壓輸出的門(mén)電路驅(qū)動(dòng)圖3.8繼電器驅(qū)動(dòng)電路（1）小功率直流驅(qū)動(dòng)電路達(dá)林頓陣列輸出驅(qū)動(dòng)繼電器電路（2）大功率驅(qū)動(dòng)電路(a)直流固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)可以利用固態(tài)繼電器(SSR)等實(shí)現(xiàn)I/O接口+5V74LS04R(b)交流固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu)I/O接口+5V74LS04R數(shù)字(開(kāi)關(guān))量輸入/輸出通道模板舉例PCL-730板卡組成框圖3.2模擬量輸入通道功能：把從系統(tǒng)中檢測(cè)到的模擬信號(hào)，變成二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，經(jīng)接口送往計(jì)算機(jī)3.2.1模擬量輸入通道的組成過(guò)程參數(shù)PC總線(xiàn)模擬量輸入通道檢測(cè)信號(hào)調(diào)理多路轉(zhuǎn)換器采樣保持器A/D轉(zhuǎn)換器接口邏輯電路圖3.10模擬量輸入通道的組成結(jié)構(gòu)信號(hào)調(diào)理部分將非電量和非標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)依據(jù)檢測(cè)信號(hào)及受干擾情況的不同而不同是傳感器和A/D之間以及D/A和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的橋梁，也是測(cè)控系統(tǒng)中重要的組成部分通常包括信號(hào)的放大、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換、電流/電壓轉(zhuǎn)換、濾波、線(xiàn)性化、共模抑制及隔離等3.2.2信號(hào)調(diào)理1、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換技術(shù)單參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)傳感器放大電路A/D轉(zhuǎn)換微型機(jī)顯示傳感器多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)放大電路A/D轉(zhuǎn)換微型機(jī)顯示傳感器傳感器傳感器多參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換：根據(jù)需要對(duì)所處理的信號(hào)利用可編程增益放大器進(jìn)行放大倍數(shù)的自動(dòng)調(diào)整，以滿(mǎn)足后續(xù)電路和系統(tǒng)的要求可編程增益放大器(ProgrammableGainAmplifier)，簡(jiǎn)稱(chēng)PGA

可編程增益放大器有兩種：組合PGA和集成PGA

儀用測(cè)量放大器電路A3A2A1圖3.13組合PGA組合PGAMCP6S系列產(chǎn)品主要特點(diǎn)：8種可編程增益選擇：+1，+2，+4，+5，+8，+10，+16或+32V/V；SPI串行編程接口；級(jí)聯(lián)輸入和輸出；低增益誤差，最大：±1%；低漂移，最大：±275μV；高帶寬頻率，典型值：2～12MHz；低噪聲，典型值：10nV/rtHz@10kHz低電源電流，典型值：1mA；單電源供電，2.5V～5.5V；集成PGA表3.2引腳說(shuō)明引腳名稱(chēng)功能Vout模擬輸出CH0～CH7模擬輸入Vss負(fù)電源VDD正電源SCKSPI時(shí)鐘輸入SISPI數(shù)據(jù)輸入SOSPI數(shù)據(jù)輸出CSSPI片選VREF外部參考電壓R1R2CIV+5V圖3-19無(wú)源I/V變換電路精密電阻V=R2*I無(wú)源I/V變換2.I/V變換圖3-20有源I/V變換電路A＋－R1R3R2R4R5CIVViA=1+R4/R3V=A*R1*I輸入阻抗高，輸出阻抗低輸出限流，保護(hù)運(yùn)放有源I/V變換2.I/V變換控制禁止端1：斷開(kāi)0：由ABC選通CD4051的原理電路圖3.2.3多路轉(zhuǎn)換器表3.4CD4051的真值表輸入狀態(tài)接通通道INHCBA

0000000011001020011301004010150110601117CD4051的真值表1.信號(hào)的采樣采樣過(guò)程（簡(jiǎn)稱(chēng)采樣）是用采樣開(kāi)關(guān)（或采樣單元）將模擬信號(hào)按一定時(shí)間間隔抽樣成離散模擬信號(hào)的過(guò)程圖3.22信號(hào)的采樣過(guò)程3.2.4信號(hào)的采樣和量化采樣頻率由香農(nóng)（Shannon）采樣定理確定：ωs≥2ωmax

一般?。害豷≥(4～10)ωmax2.量化量化：采樣信號(hào)經(jīng)整量化后成為數(shù)字信號(hào)的過(guò)程量化過(guò)程就是用一組數(shù)碼（如二進(jìn)制碼）來(lái)逼近離散模擬信號(hào)的幅值，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，執(zhí)行量化動(dòng)作的裝置是A/D轉(zhuǎn)換器字長(zhǎng)為n的A/D轉(zhuǎn)換器把ymin~ymax范圍內(nèi)變化的采樣信號(hào)，變換為數(shù)字0~2n-1，其最低有效位（LSB）所對(duì)應(yīng)的模擬量q稱(chēng)為量化單位，其表達(dá)式為：3.2.5采樣保持器

孔徑時(shí)間和孔徑誤差的消除采樣保持原理3.2.5采樣保持器采樣保持器的主要作用：

(1)保持采樣信號(hào)不變，以便完成A/D轉(zhuǎn)換(2)同時(shí)采樣幾個(gè)模擬量，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和測(cè)量(3)減少D/A轉(zhuǎn)換器的輸出毛刺，從而消除輸出電壓的峰值及縮短穩(wěn)定輸出值的建立時(shí)間(4)把一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的輸出分配到幾個(gè)輸出點(diǎn)，以保證輸出的穩(wěn)定性常用的集成采樣保持器有LF198/298/398、AD582/585/346/389圖3.23LF198/298/398原理圖及引腳(a)LF198/298/398原理圖(b)LF198/298/398的引腳排列3.2.6A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件或裝置，是模擬輸入通道的核心部件A/D轉(zhuǎn)換方法有逐次逼近式、雙積分式、并行比較式和二進(jìn)制斜坡式、量化反饋式等常用的逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器有8位分辨率的ADC0801、ADC0809等，12位分辨率的AD574A等；常用的雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器有3位半（相當(dāng)于2進(jìn)制11位分辨率）的MC14433等1、A/D轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有轉(zhuǎn)換時(shí)間、分辨率、線(xiàn)性誤差、量程、對(duì)基準(zhǔn)電源的要求等轉(zhuǎn)換時(shí)間：指完成一次模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間分辨率：分辨率表示A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)模擬信號(hào)的反應(yīng)能力，通常用數(shù)字量的位數(shù)n（字長(zhǎng)）來(lái)表示量程：即所能轉(zhuǎn)換的電壓范圍1、A/D轉(zhuǎn)換器的主要指標(biāo)精度：精度有絕對(duì)精度和相對(duì)精度輸出邏輯電平：多數(shù)為T(mén)TL電平，有并行和串行兩種輸出形式工作溫度范圍：由于溫度會(huì)對(duì)運(yùn)算放大器和電阻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響，故只有在一定范圍內(nèi)才能保證額定的精度指標(biāo)基準(zhǔn)電源的精度將對(duì)整個(gè)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出精度產(chǎn)生影響(1)8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的帶有8通道模擬開(kāi)關(guān)的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，采用28腳雙列直插式封裝表3.5C、B、A與通道關(guān)系表CBA所選通道000VIN0001VIN1010VIN2011VIN3100VIN4101VIN5110VIN6111VIN72、常用的A/D轉(zhuǎn)換器圖3.25AD574內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(2)12位A/D轉(zhuǎn)換器AD574A表3.2AD574A控制信號(hào)狀態(tài)表CER/12/A0操作0XXXX禁止X1XXX禁止100X0啟動(dòng)12位轉(zhuǎn)換10001啟動(dòng)8位轉(zhuǎn)換1011X一次讀取12位輸出數(shù)據(jù)10100輸出高8位輸出數(shù)據(jù)10101輸出低4位輸出數(shù)據(jù)尾隨4個(gè)0AD574A引腳功能硬件連接設(shè)計(jì)軟件程序設(shè)計(jì)模擬量輸入信號(hào)的連接、數(shù)字量輸出引腳的連接、參考電平的連接、控制信號(hào)的連接主要包括控制信號(hào)的編程，如：?jiǎn)?dòng)信號(hào)、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)以及轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出3.2.7A/D轉(zhuǎn)換器接口設(shè)計(jì)

1．硬件設(shè)計(jì)模擬量輸入信號(hào)的連接數(shù)字量輸出引腳的連接參考電平的連接時(shí)鐘的選擇A/D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)方式轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)的處理

1．硬件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)的硬件連接有三種形式：①中斷方式：將轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志信號(hào)接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的中斷申請(qǐng)引腳或允許中斷的I/O接口的相應(yīng)引腳上。②查詢(xún)方式：把轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)經(jīng)三態(tài)門(mén)送到PC數(shù)據(jù)總線(xiàn)或I/O接口的某一位上。③轉(zhuǎn)換信號(hào)懸空：即該管腳與其它管腳之間無(wú)電氣連接。2．軟件設(shè)計(jì)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，中斷、查詢(xún)或延時(shí)等待轉(zhuǎn)換時(shí)間后根據(jù)數(shù)據(jù)輸出格式讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果(1)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換(2)轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀出。①中斷方式：②查詢(xún)方式：③軟件延時(shí)方法：D0D1D2D7～D0++圖3.27ADC0809與PC總線(xiàn)的連接3.2.8A/D轉(zhuǎn)換器與PC接口1．ADC0809與PC總線(xiàn)工業(yè)控制機(jī)接口一次A/D轉(zhuǎn)換操作分兩步進(jìn)行：(1)啟動(dòng)ADC0809，并鎖存通道地址(2)判斷A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束并讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果START：MOVAL，00H；設(shè)定通道數(shù)OUT220H，AL；送通道地址、啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換CALLDELAY；等待轉(zhuǎn)換完成IN AL，220H；讀取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果設(shè)ADC端口地址為220H，要把0通道的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，利用軟件延時(shí)方式實(shí)現(xiàn)圖3.28AD574A通過(guò)8255A與PC總線(xiàn)的連接圖2．AD574A與PC總線(xiàn)工業(yè)控制機(jī)接口首先進(jìn)行8255A的初始化實(shí)現(xiàn)一次A/D轉(zhuǎn)換包括A/D轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)、檢測(cè)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束、數(shù)據(jù)的讀出采用查詢(xún)方式2．AD574A與PC總線(xiàn)工業(yè)控制機(jī)接口(1)8255A初始化設(shè)置INIT：MOVAL，9AH；設(shè)置A、B口及C口的工作方式MOVDX，2D3H；8255A的控制寄存器OUTDX，AL；方式字送控制寄存器(2)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換START：MOVAL，00HMOV DX，2D2H ；8255A的端口COUT DX，AL ；使=0，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換(3)檢測(cè)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束及數(shù)據(jù)的讀出LOOP：MOVDX，2D2H；8255A的端口C INAL，DX ；查詢(xún)STS的狀態(tài) TEST AL，80H JNZLOOP；轉(zhuǎn)換未完成則等待 MOV AL，01H；置位，即=1 OUT DX，AL DEC DX；指向8255A的端口B IN AL，DX；讀入端口B高8位數(shù)據(jù) MOV [BX+1]，AL ；數(shù)據(jù)保存 DEC DX；指向8255A的端口A IN AL，DX；讀入端口A數(shù)據(jù) ANL AL，0F0H ；屏蔽低四位數(shù)據(jù)MOV [BX]，AL ；數(shù)據(jù)保存3.3.1模擬量輸出通道的結(jié)構(gòu)形式模擬量輸出通道一般由接口電路、D/A轉(zhuǎn)換器、多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、采樣保持器、V/I變換等組成。1、一個(gè)通路設(shè)置一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的形式接口D/AD/AV/I轉(zhuǎn)換器V/I轉(zhuǎn)換器PC總線(xiàn)通道1通道n圖3.29一個(gè)通路一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)3.3模擬量輸出通道2、多個(gè)通路共用一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的形式接口D/A多路開(kāi)關(guān)采樣保持器采樣保持器V/I轉(zhuǎn)換器V/I轉(zhuǎn)換器通道1通道nPC總線(xiàn)圖3.30多個(gè)通路共用一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)

D/A轉(zhuǎn)換器：將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的元件或裝置，其模擬量輸出（電流或電壓）與參考電壓和二進(jìn)制數(shù)成正比例輸入輸出關(guān)系：

V＝Vref×D/(2n－1)

常用的D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率有8位、10位、12位等，其結(jié)構(gòu)大同小異，通常都帶有兩級(jí)緩沖寄存器3.3.2D/A轉(zhuǎn)換器1.D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)有分辨率、建立時(shí)間、非線(xiàn)性誤差等分辨率：用D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)字量的位數(shù)n(字長(zhǎng))來(lái)表示建立時(shí)間：指D/A轉(zhuǎn)換器中代碼有滿(mǎn)度的變化時(shí)，其輸出達(dá)到穩(wěn)定(離終值±1/2LSB相當(dāng)?shù)哪M量范圍內(nèi))所需要的時(shí)間非線(xiàn)性誤差：實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線(xiàn)與理想特性曲線(xiàn)之間的最大偏差，并以該偏差相對(duì)于滿(mǎn)量程的百分?jǐn)?shù)度量

輸出信號(hào)：不同型號(hào)的DAC輸出信號(hào)相差較大，如0～5V、0～10V、0～30V、0～3A等輸入編碼：一般為并行或串行二進(jìn)制碼輸入，也有BCD碼輸入2.D/A轉(zhuǎn)換器

8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC08324圖3.33DAC1210的內(nèi)部結(jié)構(gòu)12位D/A轉(zhuǎn)換器DAC1210

3.3.3D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)D/A轉(zhuǎn)換器應(yīng)用接口的設(shè)計(jì)，主要包括數(shù)字量輸入信號(hào)的連接以及控制信號(hào)的連接D/A編程相對(duì)簡(jiǎn)單，包括：選中D/A轉(zhuǎn)換器、送轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)線(xiàn)，啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換1.數(shù)字量輸入信號(hào)的連接數(shù)字量輸入信號(hào)連接時(shí)要考慮數(shù)字量的位數(shù)，D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)部是否有鎖存器。2.控制信號(hào)的連接片選信號(hào)、寫(xiě)信號(hào)及轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)圖3.34DAC0832與PC總線(xiàn)接口電路3.3.4D/A轉(zhuǎn)換器與PC接口1、8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832與PC的連接若DAC0832的地址為：200H，則8位二進(jìn)制數(shù)56H轉(zhuǎn)換為模擬電壓的接口程序如下：CONVERT：MOVDX，200H ；DAC0832地址MOVAL，56H；要轉(zhuǎn)換的立即數(shù)OUTDX，AL；CS/=WR1/=0，啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換DAC1210與PC總線(xiàn)的連接2.12位D/A轉(zhuǎn)換器與PC的連接CONVERT：MOVAL，68H；高8位數(shù)據(jù) MOV DX，220H； OUT DX，AL；=0，=1，=0，高8位數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)線(xiàn) INC DX ；修改地址指針，指向221H MOV AL，0F0H；低4位數(shù)據(jù) OUT DX，AL；=0，=0，=0，低4位數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)線(xiàn) INC DX；修改地址指針，指向222H OUT DX，AL；啟動(dòng)12位數(shù)據(jù)開(kāi)始轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換12位二進(jìn)制數(shù)68FH，則程序如下3.3.5D/A轉(zhuǎn)換器的輸出形式D/A轉(zhuǎn)換器的輸出有電流和電壓兩種方式一般電流輸出需經(jīng)放大器轉(zhuǎn)換成電壓輸出電壓輸出可構(gòu)成單極性電壓輸出和雙極性電壓輸出電路單極性電壓輸出指輸入值只有一個(gè)極性(或正或負(fù))，D/A的輸出也只有一個(gè)極性雙極性電壓輸出指當(dāng)輸入值為符號(hào)數(shù)時(shí)，D/A的輸出反映正負(fù)極性D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式只與模擬量輸出端的連接方式有關(guān)，而與其位數(shù)無(wú)關(guān)利用DAC0832實(shí)現(xiàn)的單、雙極性輸出電路圖3.36單、雙極性輸出電路R1=2RR3=2RR4=RR2=R根據(jù)上面兩式，對(duì)于8位D/A轉(zhuǎn)換器，有：D=0時(shí)，D=80H時(shí)，D=FFH時(shí)，實(shí)現(xiàn)了雙極性輸出1、V/I變換電路圖3.37V/I轉(zhuǎn)換電路3.3.6V/I變換2、集成V/I變換器ZF2B202、集成V/I變換器ZF2B20集成V/I轉(zhuǎn)換器AD694集成V/I轉(zhuǎn)換器AD6943.4D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的電源、接地與布線(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，接地點(diǎn)分為兩類(lèi)：邏輯電路的返回端(數(shù)字地)和模擬公共端(模擬地)模擬電源和數(shù)字電源分別接地，所有器件的模擬地和數(shù)字地也要分別連接，然后，再把這兩種“地”用一根導(dǎo)線(xiàn)連接起來(lái)在全部電路中的數(shù)字地和模擬地僅僅連在一點(diǎn)上，在芯片和其它電路中不可再有公共點(diǎn)圖3.39正確的地線(xiàn)連接3.4D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的電源、接地與布線(xiàn)接地電源D/A、A/D轉(zhuǎn)換電路中，供電電源電壓的不穩(wěn)定會(huì)影響轉(zhuǎn)換結(jié)果一般要求紋波電壓小于1%，可采用鉭電容或電解電容濾波。為改善高頻特性，還應(yīng)用高頻濾波電容電路板設(shè)計(jì)時(shí)，每個(gè)芯片的電源線(xiàn)與地線(xiàn)之間要加旁路電容，并應(yīng)盡量靠近D/A、A/D轉(zhuǎn)換芯片，一般選用0.01～0.1μF的電容布線(xiàn)印刷電路板布線(xiàn)的一般原則：盡量縮短傳輸導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度；數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)盡量遠(yuǎn)離；電源線(xiàn)和地線(xiàn)的電流密度不應(yīng)太大，以減少電源線(xiàn)和地線(xiàn)引入的干擾；印刷電路板中導(dǎo)線(xiàn)寬度與電流關(guān)系一般為2A/mm模擬量輸出通道模板舉例PCL-726板卡組成框圖3.5硬件抗干擾技術(shù)干擾就是有用信號(hào)以外的噪聲或造成計(jì)算機(jī)或設(shè)備不能正常工作的破壞因素外部干擾指與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，由外界環(huán)境決定的影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的因素，如空間或磁的影響，環(huán)境溫度、濕度等的影響等內(nèi)部干擾指由系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、制造工藝等決定的影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的因素，如分布電容、分布電感引起的耦合、多點(diǎn)接地引起的電位差、寄生振蕩引起的干擾等串模干擾(常態(tài)干擾)：串模干擾指疊加在被測(cè)信號(hào)上的干擾噪聲共模干擾(共態(tài)干擾)：共模干擾是指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器兩個(gè)輸入端上公有的干擾電壓3.5.1過(guò)程通道抗干擾技術(shù)1、串模干擾的抑制(1)濾波法圖3.40RC濾波器3.5.1過(guò)程通道抗干擾技術(shù)(2)對(duì)于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的串模干擾，應(yīng)對(duì)被測(cè)信號(hào)盡可能早的進(jìn)行信號(hào)放大，以提高電路中的信號(hào)噪聲比；或者盡可能早的完成A/D轉(zhuǎn)換再進(jìn)行長(zhǎng)線(xiàn)傳輸；或者采用隔離和屏蔽等措施(3)從選擇元器件入手，利用邏輯器件的特性來(lái)抑制串模干擾，如采用雙積分A/D轉(zhuǎn)換器；也可以采用高抗干擾度的邏輯器件，通過(guò)提高閾值電平來(lái)抑制低頻噪聲的干擾；此外，也可以人為地附加電容器，以降低某個(gè)邏輯器件的工作速度來(lái)抑制高頻干擾(4)利用數(shù)字濾波技術(shù)對(duì)已進(jìn)入計(jì)算機(jī)的串模干擾進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以有效地濾去難以抑制的串模干擾共模干擾示意圖2、共模干擾的抑制(1)利用雙端輸入的放大器作前置放大器，如AD521等(2)利用變壓器或光電耦合器把各種模擬負(fù)載和數(shù)字信號(hào)隔離，即“模擬地”與“數(shù)字地”斷開(kāi)，被測(cè)信號(hào)通過(guò)變壓器或光電耦合器獲得通路，而共模干擾不能形成回路而得到抑制圖3.42輸入隔離(3)采用雙層屏蔽—浮地輸入方式該方法是將測(cè)量裝置的模擬部分對(duì)機(jī)殼浮地，從而達(dá)到抑制干擾的目的3、數(shù)字量傳輸通道的干擾抑制

(1)數(shù)字信號(hào)負(fù)邏輯傳輸提高輸入信號(hào)的電壓等級(jí)(2)提高數(shù)字信號(hào)的電壓等級(jí)(3)通過(guò)光電耦合隔離(4)提高輸入端的門(mén)限電壓圖3.46提高門(mén)限電壓的抗干擾電路圖3.47一般供電結(jié)構(gòu)過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)措施，在重要的場(chǎng)合要配有UPS不間斷電源3.5.2系統(tǒng)供電與接地技術(shù)1、接地分類(lèi)(1)安全接地：保護(hù)接地、保護(hù)接零(2)工作接地：浮地方式、直接接地方式、電容接地方式(3)屏蔽接地2．接地技術(shù)(1)浮地—屏蔽接地(2)一點(diǎn)接地(3)多點(diǎn)接地(4)屏蔽接地(5)設(shè)備接地圖3.48一點(diǎn)接地的兩種方法基于串行總線(xiàn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)硬件技術(shù)基于RS-485的分布式