[實用新型]自校訂寬幅信號立方根變換反函數譯碼增倍模數轉換裝置

有效

• 申請號: 201320143707.9
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN203151471U
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 張源森;崔德民;曹清濤;柴永強;劉鵬;常賓;張承學;胡志堅;孫元博;呂艷萍
• 申請（專利權）人: 山東電力集團公司德州供電公司;武漢大學
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

技術領域

本實用新型涉及自校訂寬幅信號立方根變換反函數譯碼增倍模數轉換裝置，適用于對模擬電信號以高速16位轉換精度的A/D(模擬/數字)實現相等速度、全通道自校訂可編程增倍（1-127倍）的模擬到數字的轉換?？蓱糜谛枰咚俨蓸樱ㄎ⒚爰墸┑母弑稖y量場合。

背景技術

現代數據采集系統中，將模擬信號轉換為數字信號進行分析計算和存貯。根據應用的不同，選取合適的采樣頻率和采樣精度。

許多數據采集情況下，既要滿足小信號也要滿足大信號的寬幅信號采樣精度、還需要微秒級的采樣速度、有時還要實現多路同步采樣。這需要高精度模數轉換器件和技術的支撐。

在采樣精度方面，∑-Δ型的24位模數轉換器件，由于其工作原理決定了它們的采樣率都不是很高，如ADS1211在10HZ采樣率下可實現23位的有效精度，由于低速采樣而采用串行的數據輸出接口而不是并行接口。

在采樣速度方面，能實現16位轉換精度的器件其采樣周期可達到微秒級，應用于接近兆級采樣轉換速率的場合，由于高速多路采樣而采用并行的數據輸出接口。

一些高速16位轉換精度的A/D器件在一個封裝中提供了多達8路的同步轉換，在多路同步模數轉換時的外圍電路簡單。

越來越多的場合需要具高速高倍數的采樣（微秒級），以適合對小信號的測量精度分析要求和對大信號的準確比例測量應用。例如電力系統正常運行時的零序電流很小，發生相關接地故障時的零序電流會很大。要滿足對小信號的測量精度則會在大信號時達到滿刻度而發生溢出；要滿足了大信號的測量范圍要求則會降低對小信號的測量精度。

實用新型內容

本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種自校訂寬幅信號立方根變換反函數譯碼增倍模數轉換裝置，其特征在于，包括一個被測信號輸入端；通過一個切換開關同時與被測信號輸入端連接的立方根函數變換單元和16位高速數模轉換模塊；與立方根函數變換單元連接的16位高速模數轉換模塊；與16位高速數模轉換模塊連接的數值反變換函數表存放器；一個分別與16位高速數模轉換模塊、16位高速模數轉換模塊和數值反變換函數表存放器連接的微處理器；以及給立方根函數變換單元、16位高速數模轉換模塊、16位高速模數轉換模塊、數值反變換函數表存放器以及微處理器供電的電源模塊。

本實用新型實現對寬幅電信號的增倍模數轉換，通過設定的精度控制點確保對小信號的測量精度，使對大信號的測量按要求倍數確定。

本實用新型創造性的利用模擬乘法器和運算放大器組合為立方根變換模擬電路，采用一般的高速16位多路同步模數轉換IC器件，利用轉換到的數值進行反函數譯碼，得到增倍的變換結果。實現寬幅電信號立方根函數變換與數值反函數譯碼的線性增倍模數轉換，獲得滿足模數轉換的高速率和高精度。

本實用新型首先對輸入信號進行立方根變換，其關系為k₁為整定系數；二是對u_out通過16位A/D進行高速模數轉換，其關系為D_data(16)=k₂u_out，k₂為轉換系數；三是依據D_data(16)進行函數反變換（查表）獲得增倍的數值D_data(24)，其關系為D_data(24)=f(D_data(16))=Ku_in，K為與k₁、k₂相關的綜合比例系數；四是自校訂通道函數反變換表，通過自校訂測量后寫入Flash?Memory中。

寬幅電信號立方根函數變換與數值反函數譯碼的增倍模數轉換主要由運算放大器（如LM258）和模擬乘法器（如AD633）組成的立方根函數變換單元；模數轉換環節采用高速16位分辨率A/D（如AD7656單片6通道同步采樣，采樣速率250kSPS，雙極性輸入的16-Bit?ADC）；由大容量Flash?Memory（如M29DW640D，64Mbit，8Mb*8位）組成的數值反函數譯碼環節；由16位串行輸入數據的數模（D/A）轉換器（如DAC714）構成的通道自校訂反函數譯碼表形成輔助環節；微控制器（或者MCU、ARM7、ARM9等）及相應的應用控制程序來實現自校訂寬幅電信號立方根函數變換與數值反函數譯碼的增倍模數轉換。