模拟量输入通道的组成与信号转换技术解析

"该资源是一份关于计算机控制技术的PPT，主要讲解了模拟量输入通道的组成。" 计算机控制系统是现代工业生产中的核心部分，它由控制规律、计算程序、执行机构、被控对象、检测装置、D/A转换器、A/D转换器等组件构成。其中，模拟量输入通道在数据采集和处理中起着关键作用。 模拟量输入通道的组成部分包括以下几个关键环节： 1. **采样保持器**：在模拟量输入通道中，采样保持器扮演着至关重要的角色。它的功能是在采样时刻跟随输入信号的变化，并在保持状态下使输出保持恒定。这样做的原因在于，A/D转换过程需要一定时间，如果输入信号快速变化，没有采样保持器会导致转换误差。采样保持器能确保A/D转换的精度。 2. **数据采样定理**：这是模拟信号转化为数字信号的基础理论，指出在一定的采样频率下，数字系统可以无失真地恢复原始模拟信号。为了保证转换质量，必须满足奈奎斯特定理，即采样频率至少是输入信号最高频率的两倍。 3. **采样保持器的性能指标**：有两个关键参数——采集时间和孔径时间。采集时间是指从采样开始到输出稳定所需的时间，通常以输出电压跟踪输入电压变化10V时，达到0.01%精度所需的时间来定义。孔径时间则是指在保持命令发出后，逻辑控制开关完全断开所需要的时间，这段时间内输入信号的变化可能会影响转换结果。 计算机控制系统有多种类型，如直接数字控制（DDC）、集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）和可编程控制器系统（PCS或PLC）。这些系统都基于基本的DDC原理，通过不同的架构和接口扩展功能，适应各种复杂控制需求。例如，DDC适用于小型、独立的控制任务，而DCS、FCS和PLC则更适用于大型、分布式或网络化的控制系统。 在硬件结构上，计算机控制系统通常包括微型计算机、实时时钟、操作台、打印机、显示终端、磁盘驱动器等通用外部设备，以及I/O接口、多路开关、反多路开关、A/D和D/A转换器等用于连接实际生产对象的接口。通过这些接口，系统可以接收来自传感器和变送器的模拟信号，经过A/D转换变成数字信号进行处理，然后通过D/A转换将控制信号转换为模拟信号驱动执行机构。 模拟量输入通道的组成及其工作原理对于理解计算机控制系统如何准确、高效地获取和处理模拟信号至关重要。了解这些知识点有助于设计和优化各种工业自动化和控制系统的性能。