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前向通道中的信号与结构探究

时间:2026-01-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:前向通道是被测对象信号输出到微处理器数据总线的输入通道。如果有多个信号输入,微处理器只能分时对这些信号进行采样,称为多通道结构,如图4-2所示。多路选择开关可以由程序指定当前打开的通道,而可编程增益放大器的放大倍数可以根据需要用程序进行控制。微处理器按程序要求调节和设置各通道的放大倍数,使A-D转换器满量程信号达到均一化,从而简化程序和提高测量精度。图4-2多通道信号输入电路结构

前向通道是被测对象信号输出到微处理器数据总线的输入通道。如果只有单个信号输入的前向通道,称为单通道结构,如图4-1所示。如果有多个信号输入,微处理器只能分时对这些信号进行采样,称为多通道结构,如图4-2所示。

如图4-1所示,如果配置的传感器输出信号为大信号模拟电压,能直接满足A-D转换输入要求,则可以直接送入A-D转换器,经过A-D转换后再送入计算机;也可以通过V/F转换变化成频率量,送入单片机;如果传感器输出的是小信号模拟电压,则首先应将该信号电压放大,放大到能满足A-D转换、V/F转换要求的输入电压;对于以电流为输出信号的传感器,则首先应通过I/V转换,将电流信号转换成电压信号;对于频率信号,能满足微处理器所需(以TTL/COMS为主,按处理器实际要求的不同从1.2~5V不等)电平要求时,可直接输入单片机的I/O口;对于小频率信号,则应通过放大、整形变换成TWCOMS电平方波信号后再送入;对于开关信号,如各种参量开关信号,能满足TTL/COMS电平要求时,可直接输入到微处理器的I/O口。

图4-1 单通道信号输入电路结构

图4-2所示为多路信号同时输入的情况,不同的电流、电压输入信号需要不同的放大器放大至同一水平,实现量程转换,即根据需要对所处理的信号利用放大器进行倍数调节,以满足后续电路和系统的要求。在信号量不多的情况下,可选择图4-2a中的每路单独设置独立放大器的结构;对于信号较多的情况,为减少元件,可采用图4-2b多路选择开关(Multichannel Selecting Switch)和可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier,PGA)的方式简化结构。值得注意的是,多路开关可配置在放大、整形以前或以后。(https://www.xing528.com)

多路选择开关可以由程序指定当前打开的通道,而可编程增益放大器的放大倍数可以根据需要用程序进行控制。微处理器按程序要求调节和设置各通道的放大倍数,使A-D转换器满量程信号达到均一化,从而简化程序和提高测量精度。多路选择开关常用的如TI公司CD4051/4053等,可编程增益放大器芯片有美国Microchip公司的MCP6S21、MCP6S22系列,美国Analog Devices公司生产的AD8321等。

对于多路频率信号,可省去A-D转换及可编程增益放大,只需将各路频率信号通过整形,滤波后送入单片机的I/O口。

图4-2 多通道信号输入电路结构

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