[发明专利]多A/D协同实现高速高精度采样的方法

说明书

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3μs-4μs之间，而装置的系统频率设计为409600HZ，要求在不到2.5μs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，本发明提供了一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2.5μs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：

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。

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×N。

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。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。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，采样数据进行统一管理，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2.44140625μs依次采样，同时读入采样结果。对于单片A/D芯片来说，间隔为2.44140625μs×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1M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。