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一種基于光纖傳輸?shù)谋O(jiān)測信號處理系統(tǒng)

作者: 時間:2009-08-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

在高壓系統(tǒng)中,要把由電流取樣所提取出的高壓側(cè)的模擬電壓,到低壓側(cè)顯示,考慮到數(shù)字具有抗干擾性好以及高低壓側(cè)之間的絕緣要求,采用作為通信的通道。是由非導電材質(zhì)做成,具有良好的絕緣性能,在電工領(lǐng)域中受到了越來越高的重視,利用傳輸通信可以具有這樣的幾個特點,一是光纖可以作為高低壓側(cè)之間的絕緣介質(zhì),二是作為高壓側(cè)和低壓側(cè)通信的介質(zhì)。而用光纖傳輸必須把電轉(zhuǎn)換成光信號,常用的把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的方法有壓頻轉(zhuǎn)換方法和模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法兩種。把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的方法就是數(shù)模轉(zhuǎn)換的方法。通過這個信號系統(tǒng),可以得到理想的信號實時波形。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/169480.htm

1 模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)宇信號的方法

信號要通過光纖傳輸,必須把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,轉(zhuǎn)換的方法可以采取多種方法進行。下面介紹常用的兩種方法。

1.1 壓頻轉(zhuǎn)換方法

壓頻轉(zhuǎn)換是一種輸出頻率與輸入信號成正比的電路,它是把模擬信號通過V/F變換變換為頻率信號,用這個頻率信號驅(qū)動發(fā)光二極管發(fā)光。它可以以頻率的形式傳輸模擬信號,能通過光電隔離器,光纖鏈路,雙絞線或同軸電纜和無線電鏈路傳輸頻率信號使其不受干擾。由于高低壓側(cè)需要絕緣,決定用光纖傳輸,但壓頻轉(zhuǎn)換的方法當用頻率傳輸信號時在光耦合的時候會出現(xiàn)大的線性誤差,影響精度。所以V/F變換的性能會直接影響到精度。

1.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法

由于壓頻轉(zhuǎn)換的方法把模擬信號變成數(shù)字信號具有速度比較慢的缺點,為了提高轉(zhuǎn)換速度通常用模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法。常用的速度比較快的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是逐次逼近式的A/D轉(zhuǎn)換器。對于A/D轉(zhuǎn)換器的要求如下:

功耗小 由于高壓側(cè)的信號板所需要的電源在高壓側(cè),所以盡量減少電路所需的功耗是一個很重要的問題;

采樣率足夠高 為了保證信號采樣的分辨率,所選用的芯片要有足夠高的分辨率;

信號要能串行輸入 這是因為高壓側(cè)的信號要通過光纖傳輸,為了減少光纖所用的數(shù)量,要減少所用的傳輸通道,所以用有串行輸入口的芯片能簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提高系統(tǒng)的可靠性;

電壓輸入范圍應(yīng)該是雙極性的 由于信號輸入是雙極性信號,就要求模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的允許輸入信號最好也是雙極性的,這樣可以避免轉(zhuǎn)換時再對輸入信號進行極性轉(zhuǎn)換,從而簡化整個電路設(shè)計,同時也能提高整個系統(tǒng)工作的可靠性;

保證系統(tǒng)的分辨率 為了保證整個系統(tǒng)的分辨率應(yīng)該采用高位數(shù)的轉(zhuǎn)換芯片。

綜合以上的性能要求,系統(tǒng)選用了AD7894_10芯片。

AD7894_10可以工作在自動休眠模式和高速采樣模式,高速采樣模式的時序如圖1所示。

在高速采樣模式下,在一個最小持續(xù)時間為40 ns的低電平CONVST的下降沿到來時,開始轉(zhuǎn)換,與此同時,轉(zhuǎn)換指示信號BUSY變成高電平,轉(zhuǎn)換結(jié)束后BUSY轉(zhuǎn)為低電平,BUSY的最低持續(xù)時間為5μs,當轉(zhuǎn)換結(jié)束后BUSY由高變低后緊接著在16個串行時鐘脈沖SCLK的下降沿的作用下,依次輸出16位補碼形式的數(shù)字信號,其中前兩位是數(shù)據(jù)引導位兩個0,后面是14位補碼形式的數(shù)字,在第16個SCLK的下降沿和下一個轉(zhuǎn)換周期開始,也就是下一個CONVST的下降沿到來時的時間間隔要不能少于250 ns。

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