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5.2.3 ADC模数转换模块 本系统使用单级模数转换器输入的分压电阻和电平转换器ADS8364，能够实现高输入阻抗。该电路的电压基准为2.5V，该电路将花费更少的成本并且拥有更好的性能。 ADC电路的连接方式： 3.5数据采集及A/D转换 3.5.1 A/D转换芯片的选择 本文设计的系统是一个典型的数字测量系统，数字测量系统的测量精度与A/D转换器的性能参数有很大关系，A/D转换器是整个数字电路的核心器件，在整个电气测量系统中占有重要地位，因此必须首先合理地选择A/D转换器。 众所周知，A/D转换器的种类繁多，性能各异，主要包括以下几种:双斜积分型、逐次逼近型和闪电式A/D转换器。其中闪电式A/D转换器速度最快，价格也最昂贵，但闪电式A/D转换器通常准确度、分辨率不高，不肩{用在高准确度采样系统;双斜积分型准确度高、价格低廉，但速度最慢;逐次逼近型居中，速度较快、价格适中、准确度较高，它的优点是能保证高分辨率、高速转换。这得益十其结构设计，如图3-6所示「川。模拟输入和来自数模转换器的输出进行比较，随着时钟的输入首先得到转换结果的最高位，进Ifu依次得到转换结果的其它位直至最低位。根据上述分析，在此选用逐次逼近型A/D转换器。 er选择A/D转换器需要先确定A/D转换器位数及信号的采样频率，所以在设计硬件 电路之前需要确定这两个参数的理论值。基波电压电流允许误差}0. 2 }F. S. ,所以A/D转换器位数至少为10位;我们要测63次谐波，根据采样定理:采样频率至少是信号最高频率的两倍，所以采样频率需要大十6300Hzo 我们要检测的信号包括二相电压、二相电流共6路，在监测中，除了要知道每路信号值的大小之外，还要知道信号彼此之间的相位关系，这就要求采用同步采样技术来获得准确的信息。同步采样也是信号频谱分析的前提条件。同步采样模块一般采用多个采样保持器、多路转换开关和高速分辨率的模拟数字转换器来构成，这样构成硬件开销很大，实现复杂，目_同步效果不一定理想，如果能找到合适的A/D转换芯片，具有6通道，}_ 6通道能够同时采样，则可以省去多个采样保持器、多路转换开关，使设计工作大为简化，目_使准确度得到保证。 综合以上因素考虑，我们选择了非常适合本系统设计要求的ADS8364数据采集芯片。ADS8364为250kHz, 6通道同步采样的16位逐次逼近ADC，是T工公司推出的专 为高速同步数据采集系统设计的高速、低功耗A/D转换芯片ADS8364共有64个引脚，大致可以分为两类，各引脚功能如表3-1所示。 ADS8364有6个模拟输入通道，分为A, B, C二组，每组包括2个通道，HOLDA、}司步采样。HOLDB和HOLDC启动A/D转换。当二个保持信号同时被选通日」分别由六通道模拟电源为单+5V供电，将ADS8364的REFin和REFout引脚接到一起可以输出+2. 5V的参考电压提供给差分电路。ADS8364的时钟信号由外部提供，转换时间为20个时钟周期，最高频率为5MHz，在5MHz的时钟频率下ADS8364转换时间为3. 2us,相应的数据采集时间为0. Bus，每个通道的总的转换时间为4us, A/D转换完成后产生转换结束信号EOC。数字电源供电电压为3V}5V，既可以与3. 3V供电的微抓‘制器接口，也可以与5V供电的微控制器接口。A/D转换结果为16位，最高位为符号位，数据输出方式很灵活，分别由BYTE, ADD与地址线A2AlA0的组合控制。A/D转换结果的读取方式有二种:直接读取、循环读取和F工FO方式。根据BYTE为0或者为1可确定每次读取时得到的数据位数，根据ADD为0或者为1可确定第一次读取的是通道地址信息还是通道A/D转换结果。 3.5.2 A/D转换芯片在系统中的应用 模拟信号采用差分输入方式，ADS8364的差分输入范围为围绕共模电压(2. 5V)的一珠FF一+珠FF。本系统采样内部参考电压，Tl}F = 2. 5V,所以相应的输入范围为OV}-7V。前级模拟电路得到的是幅值范围为一5一+7V的双极信号，通过图3-7所示电路可以转换为适合AD输入范围的信号。 由十ADS8364与TMS320LF2407都是T工公司提供的高速芯片，两者在速度上能够完全匹配，实现芯片间的无缝连接。图3-8是ADS8364与TMS320LF2407的接口电路。 ADS8364的BYTE和ADD引脚都接地，因此选择16位数据输出方式，并b‘对每个通道转换结果的读取通过地址线A2, Al, AO来选择。ADS8364的REFin和REFout引脚接到一起输出+2. 5V的参考电压。ADS8364采用+5V模拟电源(AVdd)和数字电源 (DVdd) , IfU其内部的缓冲器采用与TMS320LF2407相同