[发明专利]一种复用AO通道和DO通道的IO模块

权利要求书

1.一种复用AO通道和DO通道的IO模块，其特征在于，包括：控制电路和输出电路，所述输出电路包括DAC芯片、第一运算放大器、NMOS晶体管、VCC、采样电阻、高边电源开关、稳压二极管、负载电阻、第一反馈电阻、第二反馈电阻、反馈通道选择器；

其中，所述控制电路经由所述DAC芯片连接至所述第一运算放大器的正输入端，所述第一运算放大器的输出端与所述NMOS晶体管的栅极连接，所述NMOS晶体管的源极与所述VCC连接，所述NMOS晶体管的漏极经由所述采样电阻与所述高边电源开关连接；所述稳压二极管的正极接地，负极连接至所述采样电阻和所述高边电源开关之间；所述第一反馈电阻一端连接至所述NMOS晶体管的漏极与所述采样电阻之间，另一端连接至所述反馈通道选择器的输入端；所述第二反馈电阻一端连接至所述采样电阻与所述高边电源开关之间，另一端连接至所述反馈通道选择器的输入端；所述反馈通道选择器的输出端连接至所述第一运算放大器的负输入端；

在输出信号类型为模拟量信号时，所述控制电路控制所述DAC芯片输出使得所述NMOS晶体管工作在线性区的第一范围的电压信号，所述反馈通道选择器控制所述第一反馈电阻所在支路和所述第二反馈电阻所在支路导通，且所述第一反馈电阻和所述第二反馈电阻经由所述反馈通道选择器内部的第二运算放大器输出至所述第一运算放大器的负输入端，以保证输出电流稳定；在输出信号类型为数字量信号时，所述控制电路控制所述DAC芯片输出第二范围的电压信号，所述反馈通道选择器控制所述第二反馈电阻所在支路导通，并控制所述第一反馈电阻所在支路断路，以保证输出电压稳定，其中所述第二范围的电压信号的最大值大于所述高边电源开关的驱动电压，所述第二范围的电压信号的最小值小于所述高边电源开关的驱动电压。

2.如权利要求1所述的IO模块，其特征在于，还包括：ADC芯片和采样通道选择器；

其中，所述ADC芯片与所述控制电路 连接；所述采样通道选择器的第一输入端连接至所述NMOS晶体管的漏极与所述采样电阻之间，第二输入端经由负载电阻连接至所述采样电阻与所述高边电源开关之间，第三输入端接地；所述采样通道选择器的两个输出端均连接至所述ADC芯片；

在输出信号类型为模拟量信号时，所述ADC芯片采集所述负载电阻上的电压信号，所述控制电路根据所述负载电阻上的电压信号判断是否存在断线故障；在输出信号类型为数字量信号时，所述ADC芯片采集所述采样电阻上的电压信号，所述控制电路根据所述采样电阻上的电压信号判断是否存在过流故障。

3.如权利要求2所述的IO模块，其特征在于，在输出信号类型为模拟量信号时，所述控制电路判断所述负载电阻上的电压信号是否小于预设的断线阈值，若是，则判定存在断线故障；

在输出信号类型为数字量信号时，所述控制电路根据所述采样电阻上的电压信号以及所述采样电阻的电阻值，确定所述采样电阻上的电流信号，并判断所述采样电阻上的电流信号是否超过预设的过流阈值，若是，则判定存在过流故障。

4.如权利要求3所述的IO模块，其特征在于，所述控制电路用于在所述输出电路存在断线故障或过流故障时，生成断线故障报文或过流故障报文，并发送至DCS主控制器。

5.如权利要求1所述的IO模块，其特征在于，所述反馈通道选择器内部的第二运算放大器的放大系数为1。

6.如权利要求1所述的IO模块，其特征在于，在输出信号类型为模拟量信号时，所述控制电路控制所述DAC芯片输出第一范围的电压信号，以保证所述VCC的输出电流落入第三范围，其中所述第三范围为4mA-20mA。

7.如权利要求6所述的IO模块，其特征在于，在输出信号类型为数字量信号时，所述控制电路控制所述DAC芯片输出第二范围的电压信号，其中所述第二范围为0V-11V，所述高边电源开关的驱动电压为3.3V-11V。

8.一种DCS系统，其特征在于，包括：DCS主控制器和现场设备，还包括如权利要求1-7任意一项所述的复用AO通道和DO通道的IO模块。