第二章数字式保护的硬件原理.ppt

* 二、数据采集系统 5 模数转换器(AD) 实现模拟量变换成数字量的芯片称为A/D转换器。它是把模拟量变成能让计算机识别的数字量的桥梁。 AD应用范围很广，随时间连续变化的模拟量、需要计算机来处理的都必须经过这个环节，象电压、电流、温度、压力速度等等。 * 二、数据采集系统 5.模数转换器(AD) 实现模拟量变换成数字量的芯片称为A/D转换器。 一类是直接型A／D转换器 一类是间接型A／D转换器 根据A／D转换器的原理可将其分成两大类： * 5.模数转换器(AD) 一类是直接型A／D转换器 一类是间接型A／D转换器 根据A／D转换器的原理可将其分成两大类： * 5.模数转换器(AD) 直接型AD 在直接型A／D转换器中，输入的模拟电压被直接转换成数字代码，不经任何中间变量； 典型代表：逐次逼近式AD 间接型AD 在间接型A／D转换器中，首先把输入的模拟电压转换成某种中间变量（频率），然后再把这个中间变量转换成数字代码输出。 典型代表：VFC变换式 AD * 5.模数转换器(AD) (1)逐次逼近式AD ①???? 数模转换器D/A 逐次逼近式A/D一般要用数模转换器D/A。在继电保护测试仪中也广泛将D/A应用于模拟量输出。 D/A是将数字量D经解码电路变成模拟电压或电流输出。 * (1)逐次逼近式AD ①???? 数模转换器D/A 每位数字量都有一定的权，不同的权就代表一个具体的数值。 例如八位二进制末一位代表1，倒数第二位的1代表2，最高位的1代表128等，这些数就是权组合起来表示的。 为了将数字量转换成模拟量，必须先将每一位代码按其权的值转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，即可得到与被转换数字量相当的模拟量，完成数模转换。 * 电子开关K0～K3分别输入4位数字量B4～B1。 某位为“0”时，该位对应的开关合向右侧，即接地。 为“1”时，开关合向左侧，即接至运放反相输入端。 流向运算放大器反相端的总电流I?反映了4位数字量的大小,它经过带负反馈电阻RF的运算放大器，变换成电压输出。 * 从-UR,a,b,c四点分别向右看，网络的等值电阻都是R Ua＝UR/2，I1=UR/2R； Ub＝UR/4，I2=UR/4R； Uc＝UR/8，I3=UR/8R； I4=UR/16R。 * I1=UR/2R；I2=UR/4R；I3=UR/8R；I4=UR/16R。 各电流之间的相对关系正是二进制数每一位之间的“权”的关系，因而总电流 I?必然正比于数字量D所代表之值。 * 可见输出模拟电压正比于输入的数字量D。这种四位数模转换器电路通常集成在一块芯片上。 D/A输出电压为： ①???? 数模转换器D/A (1)逐次逼近式AD * 由于采用激光技术，集成电阻值可以制作得相当精确，因而数模转换器的精度主要取决于参考电压或称基准电压UR精度。芯片中有温度补偿的齐纳二极管稳压回路，将外加给芯片的电源电压经过进一步稳压后提供，因而精度很高。 ①???? 数模转换器D/A (1)逐次逼近式AD * ②???? 模数转换器A/D (1)逐次逼近式AD 将一待转换的模拟输入信号Uin与一个推测信号Ui相比较，根据推测信号大于还是小于输入信号来决定增大还是减小该推测信号，以便向模拟输入信号逼近。 * ②???? 模数转换器A/D (1)逐次逼近式AD * (1)逐次逼近式AD 推测信号由D／A转换器的输出获得。其推测值的取值采用二分法，一直比较到最末位为止。此时，D／A转换器的数字输入即为对应模拟输入信号的数字量。 * 5.模数转换器(AD) 对数字式保护来说，选择A／D转换芯片时要考虑的两个主要指标是： 分辨率 转换速率 A/D的转换速率是指重复进行数据转换的速度。即每秒转换的次数。而完成一次A/D转换所需的时间，就是转换速率的倒数。[如：AD转换芯片max125的单通道转换时间为3us] * 5.模数转换器(AD) 分辨率 转换速率 分辨率表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。 分辨率定义为满刻度电压与2^ｎ之比。其中 n为 A/D的位数。 A/D转换器输出的数字量位数越多，分辨率越高，转换出的数字量的舍入误差越小。 * 5.模数转换器(AD) 数字式保护要承受100A以上的短路电流，还要正确分辨10％额定电流（0.5A）。 以10位双极性AD为例： 100A——01FFH(511)；0.5A——02H(2.555)。 以12位双极性AD为例： 100A——07FFH(2047)；0.5A——0AH(10