Устройства ввода и вывода аналоговых сигналов

Устройства ввода и вывода аналоговых данных, называемые также аналоговым интерфейсом, обеспечивает поступление аналоговых данных на вход сигнального процессора и обратное преобразование цифровой информации в аналоговую форму. Основной задачей устройства ввода является эффективное усиление входного аналогового сигнала и его преобразование в цифровой код заданной разрядности, т. к. на выходе устройства ввода обычно стоит либо контроллер, либо микро-ЭВМ.

Аналого-цифровые преобразователиявляется неотъемлемой составной частью цифровых измерительных приборов, систем и устройств обработки и отображения информации, автоматических систем контроля и управления, устройств ввода – вывода информации ЭВМ и т. д.

В реальных устройствах управления технологическими процессами входной сигнал обычно имеет полезную и паразитную составляющие. Полезный сигнал часто имеет малую величину, поскольку снимается непосредственно с маломощных датчиков (температуры, давления, скорости и т. п.). Паразитная составляющая может быть обусловлена либо шумом объекта измерения или самого датчика, либо помехой электромагнитного типа, наводкой на соединительные провода датчика с устройством управления. Таким образом, прежде чем использовать аналого-цифро-вой преобразователь, надо преобразовать входной сигнал. Для этой цели в схему входят измерительные усилители и активные фильтры.

На вход устройства ввода данных могут поступать сигналы от нескольких датчиков, которые могут быть оцифрованы одним преобразователем. При этом в схему вводится коммутатор аналоговых сигналов. Для уменьшения динамической ошибки преобразования напряжение на входе АЦП во время преобразования должно оставаться постоянным. Для этой цели в устройство входит схема выборки и хранения аналогового сигнала. Упрощенная структурная схема устройства ввода аналоговой информации в цифровое устройство приведена на рис. 3.1. В современных микроконтроллерах часть из этих узлов может быть интегрирована в самом микроконтроллере.

ИУ − измерительный усилитель. АФ – активный фильтр.

МАС – мультиплексор аналоговых сигналов, СВХ – схема выборки и хранения.

Рис. 3.1. Устройство ввода аналоговых данных. Схема структурная