暖通与燃气数值化测量技术2007(2)

4、PC总线工控机的优势 兼容性好，升级容易 性能价格比优良 丰富的软件资源 软件的适用性 通信功能更强 其它优点：

1-5 计算机中的数和码（自学） 1-5-1 进位计数制

十进制、二进制、八进制、十六进制数的表示 1-5-2 进位制数之间的转换 十进制数与二进制数之间的转换 八进制数与二进制数之间的转换 任意进制数与十进制数之间的转换 十六进制数与二进制数之间的转换 1-5-3 带符号数的表示法 原码 反码 补码 思考题：

1、 2、

按控制目的不同，计算机过程控制系统可分为几类？

试自拟一个对象，画出计算机数据检测处理系统方框图，并注明各部件的名称。 3、

某一被控对象有5个模拟量控制回路和3个模拟量检测监视回路，试为该对象设计一个监督计算机控制系统方框图。 4、 5、 6、 7、

试述DDC系统与常规模拟系统的主要不同点。 实现DDC系统的主要步骤有哪些？

何谓总线？有几种？它们传送的是什么信息？ 简述各种总线的应用领域。

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第二章 模拟信号调制 2-1 概述

2-2 前置信号放大器 2-3 模拟信号函数放大器 2-4 光电隔离电路 2-5 信号检测放大电路 2-6 滤波器 2-7信号发生器 2-8 保护电路 2-9 电源电路

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第二章 模拟信号调制

2-1 概述

模拟量输入和输出是工业测控系统的重要组成部分，也是微处理机与测控对象之间的一种非常重要的接口方式。 A/D D/A

自动调节系统举例：

通常传感器把各种物理量变换成电信号后，并不一定适合A/D采样，往往需将模拟信号进行调制处理，例如信号放大、滤波、线性化补偿、隔离、保护等。调制好的模拟信号才能送A/D转换器。D/A转换器是将二进制数字量转换为电压信号，许多情况下，还必须经V/I变换才能用来驱动电动阀等执行机构，有时还必须经功率放大、隔离等其它措施。

用于A/D、D/A的输入、输出信号通常为：0～+5V、0～±5V、 0～±10V电压信号，传感器、变送器一般用0～10mA（0～+5V）DC、4～20mA（+1V～+5V）DC标准信号。但某些特殊用传感器则不一定采用上述标准信号，如热电偶、气体成份浓度等输出只有几毫伏到几十毫伏。为了把这些信号送入A/D，必须进行信号的调制处理。 信号调制形式：模板形式 模块形式

模板形式为各种总线产品提供配套应用，传感器或执行机构的引线可接到该模板，有些模板可直接由总线操作，有些模板只完成调制功能，并不经总线操作，可经电缆接邻近的I/O模板。

模块形式：它集放大、补偿、隔离、偏置等于一体，做成标准尺寸、标准插脚的厚膜电路（固封块），不同的传感器有不同的对应模块，一个系统中被选用的标准模块都插到一块标准母板上，通过工业端子与传感器和执行机构相连。另外，还可通过电缆与直接与计算机相连，或者在母板上配上处理器、A/D和D/A转换器，经通信网络与计算机相连。

两种信号调制形式比较：模板形式的信号调制电路价格便宜，易安装，到计算机的连线短。但不通用，抗恶劣环境能力不如模块。

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测控系统的性能优良与否，不但与微机硬件、软件有关，很大程度上取决于模拟信号的调制，而且，有时模拟信号的处理比数字信号处理难度更大，问题更复杂。因此，模拟信号的调制历来受到专家们重视，也是人们长期花大量时间进行研究、不断改善、改进的主要内容。

2-2 前置信号放大器

2-2-1零漂移跟随放大器

电路构成：用两个失调电压以及电压的温度特性相同的运算放大器连接而成。 放大器选型：FXOP-09或性能相当的型号。 放大器输入、输出关系：VIN = VOUT 2-2-2零漂移倒向放大器

电路构成：用两个运算放大器可构成零漂移倒向放器

放大器选型：FX747（FX747是做在一块芯片的两个运算放大器，容易满足失调电压相匹配这一要求）或性能相当的型号。 放大器输入、输出关系：VIN =-100 VOUT 2-2-3 零电流输入放大器

电路构成：用两个运算放大器、三极管、电阻、电容等可构成零电流输入放大器

放大器选型：FX124或性能相当的型号 三极管选型：FG14

该电路采用有源自举电路，大大提高了输入阻抗，这对于采样保持更有其特殊作用。

2-2-4 可变增益放大器 由集成运放组成

运放选型：F007（F007集成运放的共模抑制比大于80dB） 该电路适用于单端输出信号源 2-2-5 自动增益控制放大器 采用电流型运算放大器组成

电流型运算放大器：FX3401（即诺顿放大器） 通过控制电压达到对增益的控制目的。

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2-2-6高精度高输入阻抗放大器

电路构成：用两个超低失调运算放大器可构成高精度高输入阻抗放大器 放大器选型：FXOP-07A或性能相当的型号。 该电路差模输入电阻典型值为80MΩ

应用时注意：电路中选配的四只电阻的精度要大于0.1%,否则将引入共模误差. 2-2-7 高速差分放大器

当电路增益为1时,带宽为18MHz,转换速率为200V/μS,直流增益大于10时,失调电压和失调电流取决于运放的性能.

电路组成:运算F007、场效应管差分放大级、晶体管组成的正反馈输出级

这种高速运算放大器特别适合于高频信号的放大、积分和滤波。

2-3 模拟信号函数放大器

2-3-1 精密模拟绝对值放大器

该电路的输出电平正比于输入信号电平的绝对值，不管输入电压的极性如何，其输出总是正电压。

注意的几个问题：[1]运放要求有很高的共模抑制比，低失调电压和低漂移。

[2]偏置电流引入的误差无法消除，挑选运放时应注意选取偏置电流较小的器件。

[3]输入失调电压会使该电路在输入信号为零附近有一个不工作区，而且产生一个残余电压输出，因此必须反复调节运算放大器的失调电压，以消除不工作区。

[4]各电阻应是精密电阻。电阻的任何失配都会引起增益误差，使正负信号有不同的增益。 电路主要器件：FX747 2-3-2 模拟对数放大器

主要器件：高输入阻抗运算放大器FX3140和三极管对管5G9215 电路要求电阻匹配精度为1% 2-3-3 模拟指数放大器

模拟指数放大器是由一个对数放大器和反对数放大器构成的指数函数运

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