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多ad协同实现高速高精度采样的方法

时间:2025-06-02    作者: 管理员

专利名称:多a/d协同实现高速高精度采样的方法
技术领域:
本发明涉及一种电能质量在线监测装置的A/D采样系统中实现高速高精度A/D采样的方法。
背景技术:
电能质量在线监测技术装置对测量精度的要求越来越高,对瞬态变化过程要能准确的捕捉,因此电能质量在线监测装置中需要对模拟通道进行高速高精度的A/D采样,但是现阶段SAR (逐次逼近)型16BIT的A/D采样芯片转换时间在3 y s_4 y s之间,而装置的系统频率设计为409600HZ,要求在不到2. 5 ii s内要完成一次A/D转换,同时完成A/D数据的读取及存放,显然单片A/D芯片不能完成此项工作,必须采用新方法
发明内容
为了解决A/D采样高速和高精度不可同时兼得的矛盾,本发明提供了ー种实现电能质量在线监测装置的高速高精度采样方法,可控制在2. 5 y s内进行一次A/D转换同时完成数据的转换读取。本发明所采取的技术方案是
ー种多A/D协同实现高速高精度采样的方法,其特征在于,用FPGA控制多片并联的A/D芯片对电能质量在线监测装置中同一模拟通道进行协同采样,多片A/D芯片以同样的采样间隔T依次采样,同时读入采样結果。所述A/D芯片为SAR (逐次逼近)型16BIT的A/D芯片。电能质量在线监测装置的系统频率为f,FPGA协同N片A/D芯片对该模拟通道完成一次A/D转换的时间为1/f,则对于每片A/D芯片其采样间隔为1/f XN。所述A/D芯片输入端设置电压跟随器。本发明所达到的有益效果
由于要精确的测量模拟量的瞬态特征,这样对A/D采集精度和速度提出了极高的要求。决定采样精度ー个重要的因数是A/D芯片的位数,但是对于A/D芯片来说采样精度越高转换速度越慢,这是ー对矛盾。为了保证A/D采样精度的同时,提高采样速率,本方法提出了用多片A/D芯片对同一模拟通道进行协同采样,转换后的数据放入数据缓冲区进行统ー处理,从而避免了高精度的A/D芯片转换时间过长,采样间隔比转换时间还要长的问题,实现了高速高精度的A/D转换。
具体实施例方式下面对本发明作进ー步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。本发明的方法可采用两片或者多片高精度A/D对同一个模拟通道进行协同采样,采样数据进行统ー管理,从而实现高速采样,避免单片A/D采样速率不高的问题。在电能质量在线监测技术装置中,本实施例中,为了保证时间裕度,采用了 FPGA(现场可编程门阵列)控制3片ANALOG DEVICES公司的16位、200KSPS的A/D芯片AD7606对同一模拟通道进行协同采样,装置采样频率设计为409600HZ,FPGA协同3片A/D以采样间隔为2. 44140625 u s依次采样,同时读入采样結果。对于单片A/D芯片来说,间隔为
2.44140625U s X 3,远大于AD7606的转换所需时间,保证了采样精度和采样速度,满足对模拟通道进行高速高精度的A/D采样需要。因为AD7606的模拟输入阻抗约为IM欧,3片AD7606并联后,使得模拟输入阻抗变小,为此必须在AD7606输入端加电压跟随器,以提高模拟输入阻抗,使得采样的精度更高。电能质量在线监测装置采用上述采样系统,采样精度极高,达到预期目标。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进 都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。
权利要求
1.一种多A/D协同实现高速高精度采样的方法,其特征在于,用FPGA控制多片并联的A/D芯片对电能质量在线监测装置中同一模拟通道进行协同采样,多片A/D芯片以同样的采样间隔T依次采样,同时读入采样结果。
2.根据权利要求I所述的多A/D协同实现高速高精度采样的方法,其特征在于,所述A/D芯片为SAR型16BIT的A/D芯片。
3.根据权利要求I所述的多A/D协同实现高速高精度采样的方法,其特征在于,电能质量在线监测装置的系统频率为f,FPGA协同N片A/D芯片对该模拟通道完成一次A/D转换的时间为1/f,则对于每片A/D芯片其采样间隔为1/fXN。
4.根据权利要求I所述的多A/D协同实现高速高精度采样的方法,其特征在于,所述A/D芯片输入端设置电压跟随器。
全文摘要
本发明公开了一种多A/D协同实现高速高精度采样的方法,主要用于电能质量在线监测装置的A/D采样系统中。由于要精确的测量模拟量的瞬态特征,这样对A/D采集精度和速度提出了极高的要求。决定采样精度一个重要的因数是A/D芯片的位数,但是对于A/D芯片来说采样精度越高转换速度越慢,这是一对矛盾。为了保证A/D采样精度的同时,提高采样速率,本方法提出了用多片A/D芯片对同一模拟通道进行协同采样,转换后的数据放入数据缓冲区进行统一处理,从而避免了高精度的A/D芯片转换时间过长,采样间隔比转换时间还要长的问题,实现了高速高精度的A/D转换。
文档编号G01R31/00GK102809705SQ20121030771
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者郑有余, 刘爱民, 肖碧涛 申请人:国电南京自动化股份有限公司

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