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标题: 面向PLC的精密信号处理与数据转换器件 [打印本页]

作者: liyf 时间: 2012-1-16 17:22
标题: 面向PLC的精密信号处理与数据转换器件

　　可编程逻辑控制(PLC)是一种基于计算机的紧凑的电子系统，它使用数字或者模拟输入/输出模块来控制机器、工艺和其他控制模块。PLC能够接收(输入)和发送(输出)各种不同类型的电气和电子信号，并利用它们来控制和监测几乎任何一种机械和/或电气系统。PLC可以按照所能提供的I/O功能来分类。例如，一个nano PLC具备的I/O数少于32路，一个micro PLC的I/O数在32和128路之间，而小型PLC的I/O数则达到了128～256，其余依此类推。图1描绘典型的PLC系统。

图2 每通道一个DAC的架构
　　四路D/A转换器是非隔离型的多通道输出设计的理想选择，通过外接信号调理电路的方法可以实现多达4路的不同的输出配置。例如，图3示出了16bit 4路电压输出型DACAD5664R是如何提供0～5V的输出范围的——它也可以通过不同的连接方式提供各种标准所需的输出电压范围，或者通过外接的四运放构成灌电流输出。在配制成双极性输出时，其内部基准源的对外输出可以提供必要的跟踪偏置电压。

图4? 一个4～20mA电流控制电路
　　图4 中，AD5662最大的输出电压摆幅为5V，该电压由ADR02电压基准来提供，它可以从变化的回路电压中稳压出一路精密的电源。5V的DAC输出则通过一个运算放大器和晶体管构成的混合电路转换成4～20mA的电流输出。因为运算放大器的同向端输入处于虚地电位，运放就可以调节电流Is，以维持在RS和R3上的电压相等的关系，于是有
　　RSIS=R3I3
　　N2端的电流的总和构成了环路电流：
　　电流在N1点相加，于是有：
　　环路电流中的4mA的偏移分量是由基准电压所提供：
　　环路电流中可编程0"16mA电流则是由DAC提供：
　　每通道配置采样-保持电路
　　另一种可选的架构是利用开关电容和缓冲器来构成采样-保持放大器(HA)，以储存高性能单DAC的输出信号，如图5所示。这些采样值通过模拟多路复用器在不同的电容器之间切换。因为系统的保持精度由电容的下降速率所决定，所以需要对这些通道进行频繁的刷新以维持所需要的精度。根据输出的要求，可采用低压单电源DAC，也可以使用双极性输出DAC。缓冲器可以提供信号调理，对电容而言呈现一个很高的输入阻抗，并能提供很低的输出阻抗，以驱动负载。

图6? 典型的分立PLC输入模块所能实现的功能
　　这些ADC可以直接与多种应用中的传感器接口直接连接，包括PLC、温度测量、称重、压力和流量测量以及通用测量设备。它们的刷新速率可以在4Hz～500Hz的范围内编程设定，可以以所选择的刷新速率同时对50Hz和60Hz信号进行同时的抑制。
　　结语
　　PLC的工业系统设计者继续致力于在预算和电路板面积不断缩小的情况下，推动产品性能和功能度的不断提高。为了提供能满足这些严格要求的集成电路，并努力争取信号链上的每个重要位置，Analog Devices已经开发了重要的新制造工艺流程。这一被称为iCMOS的工艺技术将高压硅集成电路技术与亚微米的CMOS和互补双极型技术结合起来，从而实现能提供30V工作的模拟IC(许多工业应用均有需求)，而所需的平面尺寸更小、性能更高且成本更低。基于芯片级变压器(而非LED和光电二极管)的iCoupler隔离技术可以与CMOS半导体功能结合，提供低成本的隔离功能。iPolar沟槽隔离工艺则使得电压可以高达±18 V的电源电压下工作，其性能远远优于传统的双极型放大器，而功耗则减半，封装尺寸也减小了75%。这些技术能很好地满足当前的需求，并能笑迎辉煌的未来。

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