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开关量输出器件 第一页，共二十四页，2022年，8月28日 1、模拟量输出信号 （1）直流电流信号（适合远距离传输） （2）直流电压信号（适合近距离传输） 2、开关量输出信号 3、数字量输出信号 一、智能仪器输出通道信号种类 第二页，共二十四页，2022年，8月28日 1、模拟量输出信号 （1）直流电流信号（适合远距离传输） 电流信号抗干扰能力强，信号线电阻不会导致信号 损失。 （2）直流电压信号（适合近距离传输） 当智能仪器的输出模拟信号需要传输给多个其他 仪器仪表时，一般采用直流电压信号 。 第三页，共二十四页，2022年，8月28日 2、开关量输出信号 智能仪器的开关量输出信号具有下列用处： （1）越限报警 （2）开关量控制 用于控制的开关信号的电气接口形式又分为无源和有源两类。 无源是指智能仪器只提供输出电路的通、断状态，负载电源由外电路提供。 有源的开关量输出信号往往表示为电平的高低或电流的有无，由智能仪器为负载提供全部或部分电源。 （3）反映智能仪器本身的工作状态 第四页，共二十四页，2022年，8月28日 3、数字量输出信号 数字量输出信号分为串行和并行两种。 串行用于较远距离的数据传输和信息交换，例如智能仪器与上位机之间通信多位串行。 并行方式传输速度快，但所需导线条数多，只适合于近距离传输，例如智能仪器与周围的其他智能设备之间。 第五页，共二十四页，2022年，8月28日 二、开关量输出隔离的一般结构 地址译码电路用于产生开关量输出口地址的锁存命令信号，锁存器用于锁存多位开关量信号，它可以使用普通锁存器（如74LS273等），也可以使用可编程IO芯片（8255等）。锁存器输出的开关信号往往需要经过隔离和驱动才能与执行机构相连接。 第六页，共二十四页，2022年，8月28日 开关量输出隔离的目的： 在于隔断微机与执行机构之间的电气联系，以防地电位差、外界电磁场等干扰因素造成执行机构的误动作，甚至导致智能仪器本身的损坏。 目前，光电耦合器件和继电器常用作开关量输出隔离器件。 三、开关量输出隔离器件 第七页，共二十四页，2022年，8月28日 1、光电耦合器件（optical coupler--OC） 光电耦合器件是以光为媒介传输信号的电路 第八页，共二十四页，2022年，8月28日 （1）、光电耦合器件的类型 (a)通用型(无基极引线)；(b)通用型(有基极引线)； (c)达林顿型；(d)高速型； (e)光集成电路；(f)光纤型； (g)光敏晶闸管型；(h)光敏场效应管型。 第九页，共二十四页，2022年，8月28日 （2）、光电耦合器件的特点 ●输入和输出端之间绝缘，其绝缘电阻一般都大于1010Ω，耐压一般可超过1kV，有的甚至可以达到10kV以上。 ●由于“光”传输的单向性，所以信号从光源单向传输到光接收器时不会出现反馈现象，其输出信号也不会影响输入端。 ●由于发光器件（砷化镓红外二极管）是阻抗电流驱动性器件，而噪音是一种高内阻微电流电压信号。因此光电耦合器件的共模抑制比很大，所以，光电耦合器件可以很好地抑制干扰并消除噪音。 ●响应速度快，易与TTL电路配合使用。光电耦合器件的时间常数通常在微秒甚至毫微秒极。 ●无触点、寿命长、体积小、耐冲击。 第十页，共二十四页，2022年，8月28日 所以光电耦合器件兼有反相及电平转换的作用。R1为 限流电阻，其阻值决定了发光二极管的导通电流I1， I1一般选为数毫安。R2的取值要保证Vo输出的高、低 电平要求。 （3）、工作原理 当Vi为低电平时，流过发光二极管的电流为零，光敏三极管截止，Vo输出高电平+V。当Vi为高电平时，电流I1经R1流经发光二极管使其发光，光信号作用于光敏三极管使其饱和导通，Vo输出为低电平。 第十一页，共二十四页，2022年，8月28日 （4）、常用的光电隔离电路 光电隔离可直接用门电路去驱动，由于一般的门电路驱动能力有限，常用集电极开路的门电路如7406等去驱动，如左图所示。 当输出控制电平PC0为低电平时，7406输出高电平，发光二极管截止，光电隔离处于截止状态，VO输出高电平，而当输出控制电平为高电平时，7406输出低电平，发光二极管导通，光电隔离器处于导通状态，VO输出低电平。 第十二页，共二十四页，2022年，8月28日 电磁式继电器是一种由小电流的通断控制大电流通断的常用开关控制器件。 （1）、电磁继电器的结构和工作原理 2、继电器隔离电路 当它的电磁铁线圈通过一定数值的电流时，产生的电磁吸力大于弹簧的反作用力，衔铁动作使输出回路中的常开触点闭合，常闭触点打开。当通过线圈的电流小于释放电流时，弹簧将衔铁弹回，输出回路各触点恢复原态。应用