[發(fā)明專利]基于FPGA的高速電壓電流模擬量采集系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210329681.7
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN102854375A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊貴杰;黃濱;黃昊骎;單長城;劉寶貴
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張宏威

1.基于FPGA的高速電壓電流模擬量采集系統(tǒng)，其特征在于，所述采集系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集及處理部（1）和數(shù)據(jù)存儲及分析部（2）組成，所述數(shù)據(jù)采集及處理部（1）和數(shù)據(jù)存儲及分析部（2）之間采用CAN串行通信總線實現(xiàn)通信；所述數(shù)據(jù)采集及處理部（1）包括電壓信號處理電路、電流信號處理電路、FPGA參數(shù)校準(zhǔn)電路和CAN通信電路，所述電壓信號處理電路用于采集模擬電壓信號，并對所述模擬電壓信息進(jìn)行濾波、放大以及AD轉(zhuǎn)換處理后發(fā)送給FPGA參數(shù)校準(zhǔn)電路；所述電流信號處理電路用于采集模擬電流信號，并對所述模擬電流信息進(jìn)行濾波、放大以及AD轉(zhuǎn)換處理后發(fā)送給FPGA參數(shù)校準(zhǔn)電路；所述FPGA參數(shù)校準(zhǔn)電路用于對輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算處理后通過CAN通信電路發(fā)送給數(shù)據(jù)存儲及分析部（2）；數(shù)據(jù)存儲及分析部（2）用于存儲數(shù)據(jù)采集及處理部（1）發(fā)送的數(shù)據(jù)，并對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的高速電壓電流模擬量采集系統(tǒng)，其特征在于，電壓信號處理電路包括模擬電壓轉(zhuǎn)換模塊、整形模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，整形模塊對輸入的電壓信號進(jìn)行整形之后輸出給模擬電壓轉(zhuǎn)換模塊，所述模擬電壓轉(zhuǎn)換模塊用于將峰-峰值為-2500至2500V的電壓信號轉(zhuǎn)換成0至2V弱電壓信號，并將該弱電壓信號發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并輸出。電壓信號是正比于被采集的信號。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于FPGA的高速電壓電流模擬量采集系統(tǒng)，其特征在于，整形模塊由兩個阻容電路組成，所述阻容電路由電阻和電容并聯(lián)組成，電壓信號的兩端分別通過一個阻容電路耦合之后輸出給模擬電壓轉(zhuǎn)換模塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于FPGA的高速電壓電流模擬量采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的每個阻容電路中的電阻可以采用多個電阻串聯(lián)組成。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于FPGA的高速電壓電流模擬量采集系統(tǒng)，其特征在于，每個阻容電路中的電容可以采用多個電容串聯(lián)組成。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于FPGA的高速電壓電流模擬量采集系統(tǒng)，其特征在于，所述的每個阻容電路中的電容可以采用多個電容串并混聯(lián)組成。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于FPGA的高速電壓電流模擬量采集系統(tǒng)，其特征在于，模擬電壓轉(zhuǎn)換模塊由雙向穩(wěn)壓管（Z402）、兩個運算放大器、一個差分放大器（IC11）和多個電阻、多個電容組成，雙向穩(wěn)壓管（Z402）并聯(lián)在被測電壓的兩端，雙向穩(wěn)壓管（Z402）的一端通過電阻R421和電阻R419連接電源地；雙向穩(wěn)壓管（Z402）的另一端通過電阻R422和電阻R420連接電源地；電阻R421和電阻R419的連接點通過電阻R400連接第一運算放大器（U300A）的正向輸入端；該第一運算放大器（U300A）的反向輸入端與輸出端之間串聯(lián)電阻R401，電阻R402與電容C400串聯(lián)之后與電阻R401并聯(lián)連接；電阻R422和電阻R420的連接點通過電阻R405連接至第二運算放大器（U300B）的正向輸入端，該第二運算放大器（U300B）的反向輸入端與輸出端之間串聯(lián)電阻R406，電阻R407和電容C406串聯(lián)之后與電阻R406并聯(lián)連接；

第一運算放大器（U300A）的輸出端通過電阻R412與電源地連接，所述第一運算放大器（U300A）的輸出端還通過電阻R410連接至差分放大器（IC11）的正向信號輸入端；第二運算放大器（U300B）的輸出端通過電阻R413連接電源地，該第二運算放大器（U300B）的輸出端通過電阻R411連接至差分放大器（IC11）的反向信號輸入端；差分放大器（IC11）的正向信號輸入端與反向信號輸出端之間并聯(lián)有電阻R414和電容C410；差分放大器（IC11）的反向信號輸入端與正向信號輸出端之間并聯(lián)有電阻R415和電容C411；差分放大器（IC11）的反向信號輸出端與正向信號輸出端之間并聯(lián)有電阻R418，差分放大器（IC11）的反向信號輸出端還連接電阻R416的一端，該電阻R416的另一端作為采集的電壓信號反向輸出端通過電容C414與電源地連接；差分放大器（IC11）的正向信號輸出端還連接電阻R417的一端，該電阻R417的另一端作為采集的電壓信號正向輸出端通過電容C413與電源地連接；采集的電壓信號正向輸出端和反向輸出端之間并聯(lián)由電容C412。