[发明专利]一种基于FPGA实现电压瞬变信号检测电路及方法

权利要求书

1.一种基于FPGA实现电压瞬变信号检测电路，其特征在于：包括3个电压输入信号通道、通道切换电路、高速比较器、FPGA和CPU系统；

每个电压输入信号通道又包括两个通路；

第一个通路，主要由第一信号处理电路和普通A/D转换器组成，第一信号处理电路和普通A/D转换器通过线路连接，被配置为用于进行电压慢瞬变信号的采集；

第一信号处理电路，被配置为用于对电压输入信号，进行处理；

普通A/D转换器，被配置为用于对电压输入信号，进行数据采集与存储，同时，实现电压慢瞬变信号的检测；其设置有两段存储器；

第二个通路，主要由第二信号处理电路和高速A/D转换器组成，第二信号处理电路和高速A/D转换器通过线路连接，被配置为用于进行电压快瞬变信号的采集；

第二信号处理电路，被配置为用于对电压输入信号，进行处理；

高速A/D转换器，被配置为用于对电压输入信号，进行数据采集与存储，同时，实现电压快瞬变信号的检测；其设置有另外两段不同的存储器；

通道切换电路，被配置为用于根据FPGA设置的切换时钟，将3路电压输入信号轮流送入高速比较器；

高速比较器，被配置为用于将经过通道切换电路后的信号转换成数字信号，送入FPGA；

FPGA，被配置为用于同时进行电压慢瞬变信号和电压快瞬变信号检测；

CPU系统，被配置为用于读取FPGA检测的数据；

3路电压输入信号分别经过3个电压输入信号通道后，输出至通道切换电路和高速比较器，通过通道切换电路和高速比较器处理后，输出至FPGA，FPGA根据其切换时钟频率，控制通道切换电路，通道切换电路根据FPGA设置的切换时钟频率，将3路电压输入信号轮流送入高速比较器，由高速比较器转换成数字信号后，送入FPGA，即在FPGA中实现3路电压输入信号频率测量功能，CPU系统接收到频率测量值后，进行实时显示和更新。

2.一种基于FPGA实现电压瞬变信号检测方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的基于FPGA实现电压瞬变信号检测电路，具体包括如下步骤：

步骤1：执行初始化工作，包括普通A/D转换器初始化、高速A/D转换器初始化、采集状态位清零和瞬变寄存器复位；

步骤2：等待CPU系统给FPGA发送测试使能信号，判断测试使能信号是否有效；

若：判断结果是测试使能信号有效，则开始测试，往下执行；

或判断结果是测试使能信号无效，则一直等待，直至测试使能信号有效；

步骤3：执行频率测量功能；

通道切换电路根据FPGA设置的切换时钟频率，将3路电压输入信号轮流送入高速比较器，经高速比较器转换成数字时钟信号后，送入FPGA，在FPGA中完成3路电压输入信号的频率测量功能；

步骤4：根据测量频率值以及瞬变检测宽度，分别确定普通A/D转换器和高速A/D转换器的采样频率；

步骤5：同时、持续执行普通A/D转换器和高速A/D转换器的数据采集与存储工作；

步骤6：通过普通A/D转换器采集的数据，执行电压慢瞬变信号检测工作；通过高速A/D转换器采集的数据，执行电压快瞬变信号检测工作；

步骤7：根据普通A/D转换器的数据采集过程，判断当前采样周期是否结束；

若：判断结果是当前采样周期没有结束，则继续进行数据采集与存储；

或判断结果是当前采样周期结束，则FPGA产生中断信号，送入到CPU系统中，通知CPU系统读取相应数据；同时，重新判断测试使能信号是否有效；

若：判断结果是测试使能信号无效，则停止测试，一直等待，直至下一次测试使能有效；或判断结果是测试使能信号依然有效，则重复步骤3～步骤7，开始下一个采样周期。