[發明專利]用于繼電保護實驗儀的數模轉換電路單元

無效

• 申請號: 201310737053.7
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103698638A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 關曉東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理大晟源科技開發有限公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;H03M1/66;G05B19/042
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 陳曉光

技術領域：

本發明涉及一種用于繼電保護實驗儀的數模轉換電路單元。

背景技術：

20世紀70年代初期，我國電力系統的測試技術還處在利用模擬式的測試裝置的階段。繼電保護裝置利用自耦式調壓器、升流器、移相器以及滑動變阻器通過對三相電壓和三相電流的幅頻相位變換，來達到校驗的目的。整個測試過程借助精密儀器儀表互相配合使用來完成對繼保裝置的校驗。由于該測試方法存在著測試裝置比較笨重，很難隨身攜帶，現場調試任務比較繁重，接線復雜，測試準確度不高等缺點，現在已基本停止使用。用于繼電保護實驗儀的數模轉換電路單元在整個實驗儀中作用極為重要，數模轉換電路單元的精度直接影響繼電保護實驗儀的信號輸出精度，但是目前使用木梳轉換電源的信號輸出精度低，影響實驗效果。

發明內容：

本發明的目的是提供一種用于繼電保護實驗儀的數模轉換電路單元。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

一種用于繼電保護實驗儀的數模轉換電路單元，其組成包括：微處理器，所述的微處理器與一組高速光耦合器連接、所述的高速光耦合器與D/A轉換芯片連接，所述的D/A轉換芯片與電壓轉換電路連接、所述的電壓轉換電路與低通濾波電路連接，所述的低通濾波電路與功放電路連接。

所述的用于繼電保護實驗儀的數模轉換電路單元，所述的D/A轉換芯片采用MAX542芯片；所述的MAX542芯片共有14個引腳，其中引腳3、4接入模擬地，引腳12接入數字地；引腳14連接外部電源，接入+5V的電源參考電壓；在引腳5、6端輸入，外接+5V的參考電壓；引腳2輸出為雙極性電壓信號輸出端，需在引腳1和引腳13之間外接高精度運放對信號進行放大，同時也增強帶負載能力；引腳10為串行數據輸入端口；引腳7為芯片的片選信號，在其低電平時，處于工作狀態；引腳8接入用于串行數據移位的脈沖，選擇6MHz的工作頻率；引腳11為D/A轉換發送數據輸入端，在片選信號的上升沿時，LDAC輸出脈沖下降的沿將輸入寄存器數據進行D/A轉換輸出，而在16位串行數據加載進入移位寄存器過程要一直保持高電平，D/A轉換之后采用了雙極性輸出。

所述的用于繼電保護實驗儀的數模轉換電路單元，所述的功率放大電路包括電壓功率放大單元、電流功率放大單元，所述的電壓功率放大單元包括前級輸入電路、中級放大電路、輸出擴容三級電路，所述的功率放大電路在引腳7、8之間串聯一個RC電路，選擇電容C21為20pF、電阻R17為330Ω，為了保證電路穩定工作，在引腳1、2之間連接限流電阻R18。

所述的用于繼電保護實驗儀的數模轉換電路單元，所述的電流功率放大單元包括輸入電路、放大電路和反饋電路，所述的電流功率放大單元的1引腳、2引腳、3引腳、4引腳、9引腳、10引腳、11引腳、5引腳、7引腳、6引腳分別接輸出端、輸出端、反向輸入端、正向輸入端、地、正電源V+端、正電源V+端、負電源V-端、負電源V-端和限流電阻，8腳外接一限流電阻，此處選擇為10K；所述的電流功率放大單元的輸出端分別與R39和R40串聯，在將兩個輸出端IOUT并聯后接負載電阻R42，同時，將負載輸出端作為差分放大器的輸入端，反饋到整個電路最初輸入端，實現負反饋功能。

有益效果：

1.?本發明的D/A轉換芯片選用MAX542芯片。其具有高精度、轉換速度快、可靠性高、串行傳輸方式的優點。

2.?本發明為降低高頻干擾信號對轉換結果影響，D/A轉換之后的信號在進入功率放大單元之前摻雜的高頻信號，需要進行低通濾波清除處理?[26]。本設計采用的為Butter-worth的有源濾波器為低通濾波器，第1級采用的1階LPF，第2級和第3級采用的都為2階LPF，三級組合成5階的低通濾波器，第2、3級都是采用多重反饋的濾波電路，該電路可有效的去除高頻信號。

3.?本發明功率放大電路單元是繼電保護實驗儀的重要組成部分?？紤]到可靠性、安全穩定性的原因，繼電保護實驗儀在功率放大單元電路設計中功率運放芯片分別選用PA85和OPA549，以上兩種芯片都是線性的，不僅滿足電壓和電流輸出的技術要求，芯片具有自我保護功能，增強了電路的穩定性