16位逐次逼近型ADC ADS834實現(xiàn)高壓側數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設計

1、【Word版本下載可任意編輯】 位逐次逼近型ADC ADS834實現(xiàn)高壓側數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設計 互感器主要用于電力系統(tǒng)基本參數(shù)的測量，同時為電力系統(tǒng)的計量、保護與監(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。隨著信息技術和計算機技術的高速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術已逐漸成為一門主流技術，并在許多領域得到廣泛應用。再加上光纖通信技術和傳感技術的日趨成熟完善，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、側數(shù)據(jù)的實時處理，再經變換，以光纖作為信號傳輸媒質，把高壓側轉換的脈沖信號傳輸?shù)降蛪簜乳_展測量保護的混合型電子式光電組合互感器。 、電子式互感器高壓側數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) 電子式互感器高壓側數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要由信號預處理、轉換、主控和轉換四部分組成。信號預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處理。比方：線圈感應的電動勢需經一積分器變換成與 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過調壓，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。轉換部分主要是在主控芯片的控制下實時將模擬信號變換成數(shù)字信號。轉換部分是將數(shù)字信號經過調制變成光脈沖信號，然后由光纖傳輸?shù)降蛪簜取?、

3、的主要特點 . 的構造特點 是一個高速、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？帶有串行接口，它包含個單端模擬輸入通道（）？也可合成為個差分輸入。時的典型功耗為。參考電壓的范圍從到，相應的每個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。該芯片適合應用在電池供電系統(tǒng)（如個人數(shù)字助理、移動通信）和測試裝置中。 主要由多路轉換開關、采樣保持器、參考電壓、轉換器、比較器、控制邏輯電路和逐次逼近存放器（）等部分組成，其內部構造原理如圖所示。 . 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，直接接地或接地電位參考點。 ：掉電控制位，當為低時，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，在的下降沿時數(shù)據(jù)輸出，當為高時，輸出為高阻態(tài)。 ：串行數(shù)據(jù)輸入端，當為低時，數(shù)據(jù)在的上升沿被鎖存。 ：外部時鐘輸入端，該外部時鐘決定了芯片的轉換率（）。 ：片選端，為低電平時，選中該芯片。 ：參考地。 ：參考電源輸入端。 ：模數(shù)轉換狀態(tài)輸出引腳。當開展模數(shù)轉換時，該引腳輸出低電平，當端產生一下降沿時，表示模數(shù)轉換結束，數(shù)據(jù)輸出有效。 . 的工作特

5、點 的控制存放器是一個位只寫存放器，數(shù)據(jù)從引腳輸入，當微機讀取完上次轉換結果時，下一個轉換通道的控制字節(jié)就寫到了引腳，需要個時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。當為高時，為單端輸入；為低時，為雙端差分輸入。 ：功率管理選擇位。 （）模擬通道的輸入方式 的個模擬輸入通道可以設置成單端輸入或差分輸入。單端輸入時，各個模擬通道均輸入信號，而從引腳接入信號。雙端差分輸入時，通道和、和、和、和組合成差分輸入。當芯片進入保持階段時，和的差分輸入信號送到內部的電容器陣列上。輸

6、入的電壓范圍為.，輸入電壓范圍為.到.。例如：若參考基準電壓為.， 而引腳接地，則單端輸入通道的電壓范圍為.；若基準輸入電壓為.，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置來開展芯片的功耗管理。，時為自動關斷模式。在這種模式下，在每次轉換結束時自動進入低功耗模式，當下 轉換開始時，芯片立即全部上電，不需要額外的延時，并且 次轉換是有效的；，時為內部時鐘模式；，時為預留模式；，時為完全功率模式，這種模式下的芯片總是上電的。 （）時鐘方式 可以由內部時鐘執(zhí)行逐次轉換

7、，也可以由外部時鐘來執(zhí)行，而在這兩種模式下，都是由外部時鐘來控制芯片數(shù)據(jù)的輸入輸出。如果用戶想更換芯片的時鐘模式，則在芯片轉換到新的模式之前需要一個額外的轉換周期，因為和功率管理選擇位必須在時鐘模式轉換前被提前寫入到的控制存放器。 在外部時鐘模式下，外部輸入時鐘不僅控制了數(shù)據(jù)輸入輸出芯片，而且也決定了芯片的轉換速率。在內部時鐘模式下，芯片自行產生時鐘信號，這樣所連接的微機就不需產生的轉換時鐘，轉換結果可以方便地輸出到微機。 、的典型應用 本文介紹的電子式互感器高壓側數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用 作為主控芯片，選用芯片實現(xiàn)對傳感頭輸出的各路模擬信號的實時采集和模數(shù)變換。高壓側數(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處理，然后送到芯片轉換成數(shù)字信號， 經過變換成光信號輸出到光纖傳輸系統(tǒng)。 是位定點低功耗的數(shù)字處理器，工作電壓為.，片內為，片外為，內含一個標準串行口和一個緩沖串行口。兩者的接口設計如圖所示。的串行端口用內部的？串行時鐘？和（幀同步時鐘）配置為突發(fā)模式下工作，串行口存放器設置如下：，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)送接收一個字都要求一個幀同步脈沖；，采用外部時鐘，該外部時鐘由低壓側通過光纖送上來，可確保高、低壓側時鐘一致；，將設置成輸出，每次發(fā)送數(shù)據(jù)時由片內產生一個幀同步脈沖輸出。的接的和，使數(shù)據(jù)輸入和輸出的幀脈沖信號均由產生；的接的和，從而使數(shù)據(jù)輸入和輸出的同步時鐘均來自；的接的，當產生下降沿信號時，則通知可以開始接收轉換結果了。 的串行接口時序如圖所示。當為低時， 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，這需要個時鐘，前個時鐘周期用于接收控制字節(jié)的開始位和通道選擇位，當接收接下來的個控制位時芯片同時對所選通道采樣，采樣完成后開展模數(shù)轉換，當 產生一下降沿信號后開始接收由輸出的轉換結果，位串行數(shù)據(jù)需要個時鐘，在接收串行數(shù)據(jù)的位時，下一個通道的控制