第四章-数字量输入输出通道.ppt
《第四章-数字量输入输出通道.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第四章-数字量输入输出通道.ppt(37页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、学习情境学习情境1 1:输出通道构成与接口:输出通道构成与接口。n任务一:任务一:输出通道的结构与信号交换输出通道的结构与信号交换 1 1、数字量输出通道、数字量输出通道DODO (1 1)数字量输出通道的结构)数字量输出通道的结构 (2 2)输出驱动电路)输出驱动电路 2 2、模拟量输出通道、模拟量输出通道AOAO (1 1)模拟量输出通道的结构)模拟量输出通道的结构 (2 2)V/IV/I电压电流转换器电压电流转换器n任务二:任务二:D/AD/A转换器与单片机接口电路转换器与单片机接口电路n任务三:输出通道中的常用器件任务三:输出通道中的常用器件 数字量输出通道简称数字量输出通道简称 DO
2、 DO 通道,它的任务通道,它的任务是是把计算机输出的微弱数字信号转换成能把计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过程进行控制的数字驱动信号对生产过程进行控制的数字驱动信号。根。根据现场负荷的不同,如指示灯、继电器、据现场负荷的不同,如指示灯、继电器、接触器、电机、阀门等,可以选用不同的接触器、电机、阀门等,可以选用不同的功率放大器件构成不同的开关量驱动输出功率放大器件构成不同的开关量驱动输出通道。通道。1.1.数字量输出通道数字量输出通道 数字量输出通道主要由数字量输出通道主要由输出锁存器、光电隔离器、输出输出锁存器、光电隔离器、输出驱动器、地址译码器等组成驱动器、地址译码器等组成,如图示。
3、其中输出锁存器用,如图示。其中输出锁存器用于锁存于锁存CPUCPU输出的数据;光电隔离器是为保证计算机安全、输出的数据;光电隔离器是为保证计算机安全、可靠地工作,将可靠地工作,将CPUCPU与驱动电路的强电及干扰信号隔离;与驱动电路的强电及干扰信号隔离;输出驱动器是用以驱动继电器或执行机构的功率放大器。输出驱动器是用以驱动继电器或执行机构的功率放大器。(1 1)数字量输出通道的结构)数字量输出通道的结构(1 1)数字量输出通道的结构)数字量输出通道的结构 输入缓冲器输入缓冲器和和输出锁存器输出锁存器:输入缓冲器是对外:输入缓冲器是对外部输入的信号起缓冲、加强以及选通的作用,部输入的信号起缓冲、
4、加强以及选通的作用,CPUCPU通过读缓冲器读入数据。输出锁存器的作用通过读缓冲器读入数据。输出锁存器的作用是锁存是锁存CPUCPU送来的输出数据,供外部设备使用。送来的输出数据,供外部设备使用。输入缓冲器和输出锁存器可以使用各种可编程输入缓冲器和输出锁存器可以使用各种可编程的外围接口电路,如的外围接口电路,如82558255、81558155等,也可以使等,也可以使用简单的中小规模集成电路,如用简单的中小规模集成电路,如74LS24074LS240、74LS24474LS244、74LS24574LS245、74LS27374LS273、74LS37774LS377等。等。(1 1)数字量输
5、出通道的结构)数字量输出通道的结构 输出通道的特点:输出通道的特点:n小信号输出,大功率控制小信号输出,大功率控制nD/AD/A转换转换n输出通道距干扰源近,干扰大输出通道距干扰源近,干扰大(1 1)数字量输出通道的结构)数字量输出通道的结构在在计计算算机机控控制制系系统统中中,数数字字量量的的输输出出常常常常要要求有一定的驱动能力,以控制不同的装置。求有一定的驱动能力,以控制不同的装置。(2 2)输出驱动电路)输出驱动电路输出通道为什么需功率驱动元件?输出通道为什么需功率驱动元件?小信号输出,大功率控制。小信号输出,大功率控制。微机输出的一般为微机输出的一般为TTLTTL电平,电流也较小,电
6、平,电流也较小,而控制对象或执行机构要求的往往是大而控制对象或执行机构要求的往往是大功率信号。所以需功率驱动元件。功率信号。所以需功率驱动元件。(2 2)输出驱动电路)输出驱动电路常用的常用的输出驱动电路输出驱动电路有:有:1 1)三极管)三极管驱动电路驱动电路 2 2)达林顿驱动电路)达林顿驱动电路 (2 2)输出驱动电路)输出驱动电路1 1)三极管驱动电路)三极管驱动电路对对于于低低压压情情况况下下的的小小电电流流开开关关量量,用用功功率率三三极极管管就就可可作作开开关关驱驱动动组组件件,其其输输出出电电流流就就是是输入电流与三极管增益的乘积输入电流与三极管增益的乘积。这这类类电电路路一一
7、般般用用于于驱驱动动发发光光二二极极管管、LEDLED显显示示器器、小小功功率率继继电电器器等等元元件件或或装装置置,要要求求电电路路的的驱驱动动能能力力一一般般为为101040 40 mAmA,可可采采用用小小功功率率的的三三极极管管或或集集成成电电路路如如7545175451、7545275452等等来来驱动。驱动。图图 普通三极管驱动电路普通三极管驱动电路 当驱动电流当驱动电流只有十几只有十几mAmA或几十或几十mAmA时,时,只要采用一只要采用一个普通的功个普通的功率三极管就率三极管就能构成驱动能构成驱动电路。电路。(2 2)输出驱动电路)输出驱动电路1 1)三极管驱动电路)三极管驱动
8、电路2 2)达林顿驱动电路)达林顿驱动电路当当驱驱动动电电流流需需要要达达到到几几百百毫毫安安时时,如如驱驱动动中中功功率率继继电电器器、电电磁磁开开关关等等装装置置,输输出出电电路路必必须须采采取取多多级级放放大大或或提提高高三三极极管管增增益益的的办办法法。达达林林顿顿驱驱动动电电路路是是由由多多对对两两个个三三极极管管组组成成的的达达林林顿顿复复合合管管构构成成,它它具具有有高高输输入入阻阻抗抗、高高增增益益、输输出出功功率率大大及及保保护护措措施施完完善善的的特特点点,同同时时多多对对复复合合管管也也非非常常适适用用于于计算机控制系统中的多路负荷。计算机控制系统中的多路负荷。(2 2)
9、输出驱动电路)输出驱动电路2 2)达林顿驱动电路)达林顿驱动电路这这类类电电路路常常用用于于驱驱动动中中功功率率继继电电器器、电电磁磁开开关关等等装装置置,一一般般要要求求具具有有5050500 500 mAmA的的驱驱动动能能力力,可可采采用用达达林林顿顿复合晶体管或中功率三极管来驱动,如图所示。复合晶体管或中功率三极管来驱动,如图所示。目目前前常常用用达达林林顿顿阵阵列列驱驱动动器器如如MC1412MC1412、MC1413MC1413、MC1416MC1416等等来来驱驱动动中中功功率率负负载载。图图是是MC1416MC1416的的结结构构图图及及每每个个复复合合管管的的内内部部结结构构
10、,它它的的集集电电极极电电流流可可达达500 500 mAmA,输输出出端端耐耐压压可可达达100V100V,特特别别适适合合于于驱驱动动中中功功率率继继电电器。器。(2 2)输出驱动电路)输出驱动电路(2 2)输出驱动电路)输出驱动电路达林顿驱动电路达林顿驱动电路下图给出达林顿阵列驱动器下图给出达林顿阵列驱动器MC1416MC1416的结构图与每对复合管的内部结构,的结构图与每对复合管的内部结构,MC1416MC1416内含内含7 7对达林顿复合管,每个复合管的集电极电流可达对达林顿复合管,每个复合管的集电极电流可达500mA500mA,截止时能承受截止时能承受100V100V电压,其输入输
11、出端均有箝位二极管,输出箝位二电压,其输入输出端均有箝位二极管,输出箝位二极管极管D2D2抑制高电位上发生的正向过冲,抑制高电位上发生的正向过冲,D1D1、D3D3可抑制低电平上的负向可抑制低电平上的负向过冲。过冲。(2 2)输出驱动电路)输出驱动电路达林顿驱动电路达林顿驱动电路 下图为达林顿阵列驱动中的一路驱动电路,当下图为达林顿阵列驱动中的一路驱动电路,当CPUCPU数据线数据线D Di i 输出数字输出数字“0 0”即低电平时,经即低电平时,经74067406反相锁存器变为高反相锁存器变为高电平,使达林顿复合管导通,产生的几百毫安集电极电流电平,使达林顿复合管导通,产生的几百毫安集电极电
12、流足以驱动负载线圈,而且利用复合管内的保护二极管构成足以驱动负载线圈,而且利用复合管内的保护二极管构成了负荷线圈断电时产生的反向电动势的泄流回路。了负荷线圈断电时产生的反向电动势的泄流回路。3 3)继电器)继电器驱动电路驱动电路 电磁继电器主要由线圈、铁心、衔铁和触点等部电磁继电器主要由线圈、铁心、衔铁和触点等部件组成,简称为继电器,它分为电压继电器、电流继件组成,简称为继电器,它分为电压继电器、电流继电器、中间继电器等几种类型。继电器方式的开关量电器、中间继电器等几种类型。继电器方式的开关量输出是一种最常用的输出方式,通过弱电控制外界交输出是一种最常用的输出方式,通过弱电控制外界交流或直流的
13、高电压、大电流设备。流或直流的高电压、大电流设备。(2 2)输出驱动电路)输出驱动电路继电器原理图继电器原理图继电器原理图继电器原理图继电器驱动电路的设计要根据所用继电器线圈的继电器驱动电路的设计要根据所用继电器线圈的吸合电压和电流而定,控制电流一定要大于继电吸合电压和电流而定,控制电流一定要大于继电器的吸合电流才能使继电器可靠地工作。器的吸合电流才能使继电器可靠地工作。(2 2)输出驱动电路)输出驱动电路3 3)继电器驱动电路)继电器驱动电路常用的继电器有常用的继电器有电压继电器电压继电器、电流继电器电流继电器、中中间继电器间继电器等几种类型。由于继电器线圈需要一等几种类型。由于继电器线圈需
14、要一定的电流才能动作,所以必须采取措施加以驱定的电流才能动作,所以必须采取措施加以驱动。动。图为经光耦隔离器的继电器输出驱动电路,当图为经光耦隔离器的继电器输出驱动电路,当CPUCPU数据线数据线DiDi输出数字输出数字“1 1”即高电平时,经即高电平时,经74067406反相驱动器变为低电平,反相驱动器变为低电平,光耦隔离器光耦隔离器的发光二极管导通且发光,使光敏三极管导通,的发光二极管导通且发光,使光敏三极管导通,继电器线圈继电器线圈KAKA得电,动合触点闭合,从而驱动大型负荷设备。得电,动合触点闭合,从而驱动大型负荷设备。由于继电器线圈是电感性负载,当电路突然关断时,会出现由于继电器线圈
15、是电感性负载,当电路突然关断时,会出现较高的电感性浪涌电压,为了保护驱动器件,应在继电器线较高的电感性浪涌电压,为了保护驱动器件,应在继电器线圈两端并联一个阻尼二极管,为电感线圈提供一个电流泄放圈两端并联一个阻尼二极管,为电感线圈提供一个电流泄放回路。回路。(2 2)输出驱动电路)输出驱动电路继电器驱动电路继电器驱动电路(2 2)输出驱动电路)输出驱动电路继电器驱动电路继电器驱动电路图图 经光耦隔离器的继电器输出驱动电路经光耦隔离器的继电器输出驱动电路n晶晶闸闸管管又又称称可可控控硅硅(SCRSCR),是是一一种种大大功功率率的的半半导导体体器器件件,具具有有用用小小功功率率控控制制大大功功率
16、率、开开关关无无触触点点等等特特点点,在在交交直直流流电电机机调调速速系系统统、调调功功系系统统、随随动动系系统统中中应应用广泛。用广泛。(2 2)输出驱动电路)输出驱动电路4 4)晶闸管驱动电路)晶闸管驱动电路晶闸管晶闸管是一个三端器件,其是一个三端器件,其符号如图所示,符号如图所示,有有阳极阳极A A、阴极阴极K K、控制极(门极)控制极(门极)G G三个极。当阳、三个极。当阳、阴极之间加正压时,控制极与阴极两端也施加阴极之间加正压时,控制极与阴极两端也施加正压使控制极电流增大到触发电流值时,晶闸正压使控制极电流增大到触发电流值时,晶闸管由截止转为导通;只有在阳、阴极间施加反管由截止转为导
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第四 数字 输入输出 通道
限制150内