基于555电路和VMOS管实现测井仪发射电路的改进设计

出处:厂商供稿 发布于:2020-10-28 15:44:56

  引言

  在电力系统三相信号处理应用中,常需要同时对A、B、C三相电压和电流信号进行数据采集和处理。如三相功率、电能测量及谐波分析等。美国ADI公司的 AD7656是16位6通道同时采样的模/数转换器,内部含有6个16位A/D转换器,具有转换   高、速度快、功耗低、输入模拟信号幅度大、信噪比高等特点。Phmps公司出品的LPC2210,是一款工业级的ARM控制器,处理速度快,性能稳定,与AD7656共同组成的6通道数据采集系统能在很大程度上提高系统的信号采集和处理能力。

  1 AD7656的特点及工作原理

  1.1 AD7656的特点

  图1为AD7656的内部功能框图。

  其主要特性为:

  ◆6个16位独立的ADC通道。

  ◆输入模拟信号的范围为±(10~15 V)。

  ◆   转换速率为250ksps。

  ◆低功耗,5 V供电时在250ksps下功耗为140 mW。

  ◆片上2.5 V参考电压和参考缓冲器。

  ◆8/16位并行接口模式和串行接口模式。

  1. 2 工作原理

  AD7656是6通道16位逐次逼近型ADC,有2种接口模式:串行接口模式和高速的并行接口模式,并行接口模式又分为8位和16位传送方式。在数据转换时,3个转换信号 CONVSTA/B/C,用来控制每对或每4个或每6个ADC同时采样。如果将3个CONVST引脚连接在一起,就可对6个ADC同时进行采样。在 CONVSTX的上升沿,被选择的ADC对被置为保持模式,转换开始。CONVSTX的上升沿过后,BUSY信号变为高电平表明转换正在进行,转换时间是 3μs,BUSY信号返回低电平表明转换结束。在BUSY信号的下降沿,ADC回到跟踪模式,数据可以通过并行或串行接口从输出寄存器读出。16位并行接口读取数据时先将CS置低,每当读信号(RD)变低,就从16位总线上读取1路数据,6路A/D数据则需要读取6次,其内部转换16位并行接口模式时序如图2所示。

  2 硬件设计

  图3为AD7656与LPC2210的接口设计,在三相交流电信号处理方面的应用中,选用Philips公司的ARM控制器LPC2210,它具有功耗低、性能高、速度快等特点。LPC2210的PO.22与CONVSTX相连,用来启动6路A/D的同时转换。PO.23与RESET信号相连,为了控制 AD7656复位。EINTl连接BUSY信号,AD7656转换结束后,BUSY信号变低,向LPC2210申请中断。LPC2210的片选信号CSl 和读信号OE分别与A/D的片选信号CS和读信号RD相连,用来读取转换结果,其地址范围为0x81000000H~Ox81FFFFFFH。将 LPC2210的16位数据总线和AD7656的16位数据总线相连接,由于LPC2210为3.3 V接口,而AD7656为5 V,所以串接100Ω电阻进行电平匹配。另外LPC2210还涉及液晶、键盘和RS232接口电路,用于人机接口和计算结果上传。

  在AD7656把模拟信号转换为数字信号之前,需要对模拟信号进行信号调理,把模拟信号调整为适合AD7656模拟信号输入要求的电平信号。AD7656 连接外围电路时,在DVCC,AVCC,VDRIVE,REFIN/OUT和VSS引脚须加1组去耦电路,该去耦电路是由1个10μF和1个100 nF电容组成。去耦电容要尽量靠近器件,以达到更好的去耦效果。除了上述几个接口外,AD7656其他关键引脚的连接是STBY接VDRIVE,选择正常模式;RANGE接地表示选择输入范围±10V;H/S SEL接地选择硬件配置;SER/PAR接地,选择并行接口;W/B接地表示16位并行输出;WR/REFEN/DIS接VDRIVE表示选择内部参考。在具体电路板设计时,数字地和模拟地要分开,在靠近电源输入电路的地方连接在一起;AD7656芯片下方不要有数字信号通过,这是为了减少干扰,提高测量   。

  3 软件设计

  接口设计应用于多路数据采集,LPC2210数据读取、处理的过程如图4所示。对三相交流电进行数据采集,要求每个周期采样128点,即20 ms采样128点,也就是每156.25μs采样   。用定时器0定时,定时器时间到,启动A/D转换,如果CONVSTA/B/C三个信号绑在一起,6 个通道的模拟信号同时开始转换,3μs后6个通道的数据全部转换完,BUSY信号变低产生中断,通知ARM读取数据。LPC2210给片选信号CS和读信号RD一个低电平开始读取转换结果,把6路数据读完,退出中断,等待定时器下   定时到,启动下   转换,待128次数据转换完之后,暂停定时计数,开始计算。计算结束后,再次启动定时,完成下一个周期的128次数据采集。

  结语

  本文介绍了一种新型的模/数转换芯片AD7656,它能同时采集6路信号,而且与LPC2210接口电路简单,控制方便,可应用于电力系统三相交流电数据采集系统中。

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