微机控制系统中的D/A和A/D转换器作用

D/A转换器是将数字量转换成模拟电压或电流的器件或装置，它是数字系统或计算机与模拟系统之间的接口。反之，A/D转换器是将模拟电压或电流转换成数字量的器件或装置，它是模拟系统与计算机或数字系统之间的接口。图9-1所示是一个简单的模拟输入/输出控制系统框图。该控制系统主要包括三大部分：输入测量、微型计算机和输出控制。

图9-1 模拟输入/输出控制系统框图

1.输入测量

图9-1中的输入测量部分由传感器、放大器、低通滤波、多路转换开关、采样保持器以及A/D转换器组成。

①传感器：一种检测装置，能感受到被测量的信息，并将检测感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

②放大器：把传感器输出的电信号放大到A/D转换器所需的输入信号范围。由于传感器输出电流或电压的变化十分微弱，容易受外界干扰，因此，在市场上能买到的各种变送器，已将传感器与放大电路制作在一起，输出统一标准的0～10mA或4～20mA电流，或0～5V电压，以便传输给A/D转换器进行A/D转换，其中，4～20mA标准电流输出的传感器应用较为普遍，常说的流量变送器、压力变送器等一般输出4～20mA标准电流。

③低通滤波：传感器工作在现场，可能存在复杂的强电磁波的干扰，通常采用RC低通滤波，滤除叠加在传感器输出信号上的高频干扰信号，以增加信噪比。(www.xing528.com)

④多路转换开关：一个数据采集系统往往要采集多路模拟信号，为此A/D转换芯片内部通常具备多路转换开关，一片A/D转换芯片可以轮流分时采集多路模拟输入信号，如果A/D转换芯片不具有多路转换功能，则在A/D转换芯片模拟量输入端外接模拟多路转换开关，把多个现场模拟信号分时地接通到A/D转换器。

⑤采样保持器：在A/D转换器进行采样期间，保持被转换输入信号不变的电路称为采样保持电路。A/D转换器完成一次转换所需要的时间称为转换时间，而不同的A/D转换芯片，其转换时间各异。对于连续变化较快的模拟信号，如果不采取采样保持措施，将会引起转换误差，所以需要依据不同的应用场合，选用采样保持器。

⑥A/D转换器：是输入测量部分的核心环节，其功能是将模拟输入电信号转换成数字量（二进制数或BCD码等），以便由计算机读取、分析处理。

微型计算机的功能是对转换成数字量的测量信号进行处理，包括将数字量转换为工程量、显示、打印、存储、报警及进行所规定的计算，并将计算的结果输出。

2.输出控制

由于许多受控对象的输入和输出信号为模拟量，如温度控制驱动器、电动机控制驱动器的控制等，而微型计算机输出的是数字量。因此，需要将计算机输出的数字量转换成模拟的电流或电压，这个任务主要由数/模（D/A）转换器来完成。通常D/A转换器输出的电流或电压很小，不足以驱动受控对象，所以需要放大驱动电路，即功率放大电路，将D/A输出的电流或电压放大到足以驱动受控对象。

可见，在微型计算机应用中，A/D转换器完成输入模拟量到数字量的转换，供微型计算机采集数据。D/A转换器完成微型计算机输出数字量到模拟量的转换，实现微机控制。