[發明專利]多A/D協同實現高速高精度采樣的方法

無效

• 申請號: 201210307715.2
• 申請日: 2012-08-28
• 公開（公告）號: CN102809705A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 鄭有余;劉愛民;肖碧濤
• 申請（專利權）人: 國電南京自動化股份有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及一種電能質量在線監測裝置的A/D采樣系統中實現高速高精度A/D采樣的方法。

背景技術

電能質量在線監測技術裝置對測量精度的要求越來越高，對瞬態變化過程要能準確的捕捉，因此電能質量在線監測裝置中需要對模擬通道進行高速高精度的A/D采樣，但是現階段SAR(逐次逼近)型16BIT的A/D采樣芯片轉換時間在3μs-4μs之間，而裝置的系統頻率設計為409600HZ，要求在不到2.5μs內要完成一次A/D轉換，同時完成A/D數據的讀取及存放，顯然單片A/D芯片不能完成此項工作，必須采用新方法。

發明內容

為了解決A/D采樣高速和高精度不可同時兼得的矛盾，本發明提供了一種實現電能質量在線監測裝置的高速高精度采樣方法，可控制在2.5μs內進行一次A/D轉換同時完成數據的轉換讀取。

本發明所采取的技術方案是：

一種多A/D協同實現高速高精度采樣的方法，其特征在于，用FPGA控制多片并聯的A/D芯片對電能質量在線監測裝置中同一模擬通道進行協同采樣，多片A/D芯片以同樣的采樣間隔T依次采樣，同時讀入采樣結果。

所述A/D芯片為SAR(逐次逼近)型16BIT的A/D芯片。

電能質量在線監測裝置的系統頻率為f，FPGA協同N片A/D芯片對該模擬通道完成一次A/D轉換的時間為1/f，則對于每片A/D芯片其采樣間隔為1/f×N。

所述A/D芯片輸入端設置電壓跟隨器。

本發明所達到的有益效果：

由于要精確的測量模擬量的瞬態特征，這樣對A/D采集精度和速度提出了極高的要求。決定采樣精度一個重要的因數是A/D芯片的位數，但是對于A/D芯片來說采樣精度越高轉換速度越慢，這是一對矛盾。為了保證A/D采樣精度的同時，提高采樣速率，本方法提出了用多片A/D芯片對同一模擬通道進行協同采樣，轉換后的數據放入數據緩沖區進行統一處理，從而避免了高精度的A/D芯片轉換時間過長，采樣間隔比轉換時間還要長的問題，實現了高速高精度的A/D轉換。

具體實施方式

下面對本發明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。

本發明的方法可采用兩片或者多片高精度A/D對同一個模擬通道進行協同采樣，采樣數據進行統一管理，從而實現高速采樣，避免單片A/D采樣速率不高的問題。在電能質量在線監測技術裝置中，本實施例中，為了保證時間裕度，采用了FPGA(現場可編程門陣列)控制3片ANALOG?DEVICES公司的16位、200KSPS的A/D?芯片AD7606對同一模擬通道進行協同采樣，裝置采樣頻率設計為409600HZ，FPGA協同3片A/D以采樣間隔為2.44140625μs依次采樣，同時讀入采樣結果。對于單片A/D芯片來說，間隔為2.44140625μs×3，遠大于AD7606的轉換所需時間，保證了采樣精度和采樣速度，滿足對模擬通道進行高速高精度的A/D采樣需要。

因為AD7606的模擬輸入阻抗約為1M歐，3片AD7606并聯后，使得模擬輸入阻抗變小，為此必須在AD7606輸入端加電壓跟隨器，以提高模擬輸入阻抗，使得采樣的精度更高。

電能質量在線監測裝置采用上述采樣系統，采樣精度極高，達到預期目標。

以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征及優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界。