1数据采集系统的AD转换器控制电路设计

DSP FPGA 数据采集系统

第３４卷第２ｌ期２００６年１１月１日

继电器

ＲＥＬＡＹ

Ｖ０１．３４Ｎｏ．２１

Ｎｏｖ．１，２００６５３

用ＣＰＬＤ实现多通道数据采集系统的

Ａ／Ｄ转换器控制电路设计

李志军，李欣然，石吉银，冷华

（湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙４１００８２）

摘要：提出一种新的基于复杂可编程逻辑器件ＣＰＬＤ的高速Ａ／Ｄ转换器的控制系统。该控制系统充分利用ｃＰＬＤ功能，采用ＶＨＤＬ语言及图形化编程方式，有效地实现了对Ａ／Ｄ控制器、多路采样保持器以及前端多片多路复用开关的协调控制，可以有效地控制多达３６通道数据的Ａ／Ｄ转换，能够大幅度减轻ＣＰｕ的工作负担，提高执行效率，简化软件编程，实现了硬件上的模块化控制。本文提出的基于ｃＰＬＤ的高速Ａ／Ｄ转换器的控制系统已成功地应用于电力系统综合负荷特性数据的实时采集。关键词：电力系统；中图分类号：Ｔｈ仃３

负荷特性数据采集；ＣＰＬＤ；

文献标识码：Ｂ

多路复用开关

文章编号：１００３４８９７（２００６）２１ＪＤ０５３旬５

Ｏ

引言

复杂可编程逻辑控制器（ＣＰＬＤ）为数字系统的

够通过软件编程实现各种逻辑器件功能以及简化电路设计等优点，我们将之应用于对多片多路复用开关及Ａ／Ｄ转换器的电路接口设计，成功地实现了多达３６通道的快速数据采集，大大简化了硬件系统，提高了装置的可靠性，充分显示出ｃＰＬＤ对多通道采样系统高效、可靠的时序逻辑控制的独特优势。

１

设计带来了极大的灵活性，它兼有的串并行工作方式和高集成度、高速、高可靠性等明显特点，在超高速领域和实时控制方面应用广泛。同时ｃＰＬＤ与各种处理器的结合给数字电路系统的设计也带来了极大的方便，利用ｃＰＬＤ控制的灵活性很容易对电路进行在线修改，实现各种复杂的数字逻辑控制，扩展了处理器的功能。在电力系统中，ＣＰＬＤ广泛应用于在线监测、抑制脉冲干扰、继电保护以及数据采集等方面¨。Ｊ。本文所介绍的Ａ／Ｄ转换器的控制系统是作者设计开发的电力系统综合负荷特性数据实时采集装置的一部分。在数据采集系统中，控制系统的前置部分很重要的一个环节就是Ａ／Ｄ转换∞Ｊ，在已有的利用ｃＰＬＤ实现采样控制的系统中，被控制的进行转换的通道数都比较少ｌｌ。Ｊ，采用一片多路复用开关对通道进行选通即可，不存在多个多路复用开关相互转换协调的问题，其时序控制相对简单，因此采用ＣＰＬＤ控制模式所具有的优势并不十分显著。在诸如电力系统综合负荷特性数据实时采集这样的应用场合，采样通道多，需要采用多片多路复用开关的组合并有效、可靠地实现大量通道之间的协调转换，这就必须通过外围电路来组合控制不同的多路复用开关之间的切换。装置研制实践表明，常规的时序逻辑控制方法使硬件结构十分复杂，开发与调试很不方便，尤其是严重影响装置的可靠性等关键性能。鉴于ｃＰＬＤ具有物理结构简单、能

系统的结构和功能

本系统主要是实现对前端调理电路采集到的同

步实时的３６路信号进行Ａ／Ｄ转换的控制。但是，在转换的时候，只能是多个通道依次进行转换，因此，采集到的模拟信号在进行Ａ／Ｄ转换之前需要使用采样保持器对其保持一段时间，再由多路复用开关将被保持的模拟信号依次送入Ａ／Ｄ控制器中进行转换。所以，本设计不仅要实现对Ａ／Ｄ转换器的控制，同时，还要完成多路采样保持器和多片多路复

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图１采样控制系统框图

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