16位逐次逼近型ADC ADS834實(shí)現(xiàn)高壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 位逐次逼近型ADC ADS834實(shí)現(xiàn)高壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 互感器主要用于電力系統(tǒng)基本參數(shù)的測量，同時(shí)為電力系統(tǒng)的計(jì)量、保護(hù)與監(jiān)控單元提供信號。隨著電力系統(tǒng)輸電容量的增長和電網(wǎng)電壓等級的提高，基于電磁式原理的傳統(tǒng)互感器漸漸不能滿足電力系統(tǒng)飛速發(fā)展的需要，呈現(xiàn)出一系列自身難以克服的缺陷。隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)已逐漸成為一門主流技術(shù)，并在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。再加上光纖通信技術(shù)和傳感技術(shù)的日趨成熟完善，使得研制新型的電力互感器成為可能。本文介紹的電子式互感器是運(yùn)用線圈測量電流，利用電容分壓原理測量電壓，采用高速低耗芯片和處理器完成高壓

2、側(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，再經(jīng)變換，以光纖作為信號傳輸媒質(zhì)，把高壓側(cè)轉(zhuǎn)換的脈沖信號傳輸?shù)降蛪簜?cè)開展測量保護(hù)的混合型電子式光電組合互感器。 、電子式互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 電子式互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要由信號預(yù)處理、轉(zhuǎn)換、主控和轉(zhuǎn)換四部分組成。信號預(yù)處理部分接收各種傳感頭測量的模擬信號并對其開展一些預(yù)處理。比方：線圈感應(yīng)的電動勢需經(jīng)一積分器變換成與 電流同相位成正比的電壓信號；傳感頭測量的模擬信號必須經(jīng)過調(diào)壓，且要考慮一定的裕度，使其符合芯片模擬通道的允許輸入范圍。轉(zhuǎn)換部分主要是在主控芯片的控制下實(shí)時(shí)將模擬信號變換成數(shù)字信號。轉(zhuǎn)換部分是將數(shù)字信號經(jīng)過調(diào)制變成光脈沖信號，然后由光纖傳輸?shù)降蛪簜?cè)。 、

3、的主要特點(diǎn) . 的構(gòu)造特點(diǎn) 是一個(gè)高速、低功耗、16位逐次逼近型，采用.至單電源供電， 采樣速率為，信噪比達(dá)？帶有串行接口，它包含個(gè)單端模擬輸入通道（）？也可合成為個(gè)差分輸入。時(shí)的典型功耗為。參考電壓的范圍從到，相應(yīng)的每個(gè)模擬通道的輸入從到。自帶采樣保持功能，采用引腳封裝或引腳封裝，工作溫度范圍為。該芯片適合應(yīng)用在電池供電系統(tǒng)（如個(gè)人數(shù)字助理、移動通信）和測試裝置中。 主要由多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、采樣保持器、參考電壓、轉(zhuǎn)換器、比較器、控制邏輯電路和逐次逼近存放器（）等部分組成，其內(nèi)部構(gòu)造原理如圖所示。 . 的引腳排列及說明 的引腳排列如圖所示，各引腳說明如下： ：模擬輸入通道的輸入端，個(gè)單端模擬輸入通

4、道可合用為雙端差分輸入，所有通道的輸入范圍從到，未用的輸入通道應(yīng)接以防止噪聲輸入。 ：模擬輸入的參考地，單端輸入通道的零地位點(diǎn)，直接接地或接地電位參考點(diǎn)。 ：掉電控制位，當(dāng)為低時(shí)，芯片切換到低功耗掉電模式。 ：電源輸入端，范圍為.。 ：串行數(shù)據(jù)輸出端，在的下降沿時(shí)數(shù)據(jù)輸出，當(dāng)為高時(shí)，輸出為高阻態(tài)。 ：串行數(shù)據(jù)輸入端，當(dāng)為低時(shí)，數(shù)據(jù)在的上升沿被鎖存。 ：外部時(shí)鐘輸入端，該外部時(shí)鐘決定了芯片的轉(zhuǎn)換率（）。 ：片選端，為低電平時(shí)，選中該芯片。 ：參考地。 ：參考電源輸入端。 ：模數(shù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出引腳。當(dāng)開展模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，該引腳輸出低電平，當(dāng)端產(chǎn)生一下降沿時(shí)，表示模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束，數(shù)據(jù)輸出有效。 . 的工作特

5、點(diǎn) 的控制存放器是一個(gè)位只寫存放器，數(shù)據(jù)從引腳輸入，當(dāng)微機(jī)讀取完上次轉(zhuǎn)換結(jié)果時(shí)，下一個(gè)轉(zhuǎn)換通道的控制字節(jié)就寫到了引腳，需要個(gè)時(shí)鐘才能將完整的控制信息寫到控制存放器。控制存放器各位功能說明如下： ：控制字節(jié)的開始位，為高時(shí)才表示輸入的字節(jié)有效。 ：模擬輸入通道選擇位。 ：模擬通道輸入方式選擇位。當(dāng)為高時(shí)，為單端輸入；為低時(shí)，為雙端差分輸入。 ：功率管理選擇位。 （）模擬通道的輸入方式 的個(gè)模擬輸入通道可以設(shè)置成單端輸入或差分輸入。單端輸入時(shí)，各個(gè)模擬通道均輸入信號，而從引腳接入信號。雙端差分輸入時(shí)，通道和、和、和、和組合成差分輸入。當(dāng)芯片進(jìn)入保持階段時(shí)，和的差分輸入信號送到內(nèi)部的電容器陣列上。輸

6、入的電壓范圍為.，輸入電壓范圍為.到.。例如：若參考基準(zhǔn)電壓為.， 而引腳接地，則單端輸入通道的電壓范圍為.；若基準(zhǔn)輸入電壓為.，而引腳接.，則單端輸入通道的輸入電壓范圍為. .。 （）功率管理方式 提供了靈活的功率管理模式，允許用戶在給定的通過率下獲得 的功率性能，可以通過對控制存放器功率位和的編程設(shè)置來開展芯片的功耗管理。，時(shí)為自動關(guān)斷模式。在這種模式下，在每次轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)自動進(jìn)入低功耗模式，當(dāng)下 轉(zhuǎn)換開始時(shí)，芯片立即全部上電，不需要額外的延時(shí)，并且 次轉(zhuǎn)換是有效的；，時(shí)為內(nèi)部時(shí)鐘模式；，時(shí)為預(yù)留模式；，時(shí)為完全功率模式，這種模式下的芯片總是上電的。 （）時(shí)鐘方式 可以由內(nèi)部時(shí)鐘執(zhí)行逐次轉(zhuǎn)換

7、，也可以由外部時(shí)鐘來執(zhí)行，而在這兩種模式下，都是由外部時(shí)鐘來控制芯片數(shù)據(jù)的輸入輸出。如果用戶想更換芯片的時(shí)鐘模式，則在芯片轉(zhuǎn)換到新的模式之前需要一個(gè)額外的轉(zhuǎn)換周期，因?yàn)楹凸β使芾磉x擇位必須在時(shí)鐘模式轉(zhuǎn)換前被提前寫入到的控制存放器。 在外部時(shí)鐘模式下，外部輸入時(shí)鐘不僅控制了數(shù)據(jù)輸入輸出芯片，而且也決定了芯片的轉(zhuǎn)換速率。在內(nèi)部時(shí)鐘模式下，芯片自行產(chǎn)生時(shí)鐘信號，這樣所連接的微機(jī)就不需產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，轉(zhuǎn)換結(jié)果可以方便地輸出到微機(jī)。 、的典型應(yīng)用 本文介紹的電子式互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用 作為主控芯片，選用芯片實(shí)現(xiàn)對傳感頭輸出的各路模擬信號的實(shí)時(shí)采集和模數(shù)變換。高壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主要工作流程是：接

8、收傳感頭輸出的模擬信號并開展預(yù)處理，然后送到芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號， 經(jīng)過變換成光信號輸出到光纖傳輸系統(tǒng)。 是位定點(diǎn)低功耗的數(shù)字處理器，工作電壓為.，片內(nèi)為，片外為，內(nèi)含一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串行口和一個(gè)緩沖串行口。兩者的接口設(shè)計(jì)如圖所示。的串行端口用內(nèi)部的？串行時(shí)鐘？和（幀同步時(shí)鐘）配置為突發(fā)模式下工作，串行口存放器設(shè)置如下：，串行口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)都是位；，串行口工作在字符組方式，每發(fā)送接收一個(gè)字都要求一個(gè)幀同步脈沖；，采用外部時(shí)鐘，該外部時(shí)鐘由低壓側(cè)通過光纖送上來，可確保高、低壓側(cè)時(shí)鐘一致；，將設(shè)置成輸出，每次發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)由片內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)幀同步脈沖輸出。的接的和，使數(shù)據(jù)輸入和輸出的幀脈沖信號均由產(chǎn)生；的接的和，從而使數(shù)據(jù)輸入和輸出的同步時(shí)鐘均來自；的接的，當(dāng)產(chǎn)生下降沿信號時(shí)，則通知可以開始接收轉(zhuǎn)換結(jié)果了。 的串行接口時(shí)序如圖所示。當(dāng)為低時(shí)， 通過引腳接收由芯片引腳發(fā)送過來的串行數(shù)據(jù)，并寫入芯片的控制存放器，這需要個(gè)時(shí)鐘，前個(gè)時(shí)鐘周期用于接收控制字節(jié)的開始位和通道選擇位，當(dāng)接收接下來的個(gè)控制位時(shí)芯片同時(shí)對所選通道采樣，采樣完成后開展模數(shù)轉(zhuǎn)換，當(dāng) 產(chǎn)生一下降沿信號后開始接收由輸出的轉(zhuǎn)換結(jié)果，位串行數(shù)據(jù)需要個(gè)時(shí)鐘，在接收串行數(shù)據(jù)的位時(shí)，下一個(gè)通道的控制