[发明专利]基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统

权利要求书

1.基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统，其特征在于，所述采集系统由数据采集及处理部（1）和数据存储及分析部（2）组成，所述数据采集及处理部（1）和数据存储及分析部（2）之间采用CAN串行通信总线实现通信；所述数据采集及处理部（1）包括电压信号处理电路、电流信号处理电路、FPGA参数校准电路和CAN通信电路，所述电压信号处理电路用于采集模拟电压信号，并对所述模拟电压信息进行滤波、放大以及AD转换处理后发送给FPGA参数校准电路；所述电流信号处理电路用于采集模拟电流信号，并对所述模拟电流信息进行滤波、放大以及AD转换处理后发送给FPGA参数校准电路；所述FPGA参数校准电路用于对输入的数据进行运算处理后通过CAN通信电路发送给数据存储及分析部（2）；数据存储及分析部（2）用于存储数据采集及处理部（1）发送的数据，并对所述数据进行分析。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统，其特征在于，电压信号处理电路包括模拟电压转换模块、整形模块和模数转换模块，整形模块对输入的电压信号进行整形之后输出给模拟电压转换模块，所述模拟电压转换模块用于将峰-峰值为-2500至2500V的电压信号转换成0至2V弱电压信号，并将该弱电压信号发送给模数转换模块，模数转换模块将输入的电压信号转换成数字信号并输出。电压信号是正比于被采集的信号。

3.根据权利要求2所述的基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统，其特征在于，整形模块由两个阻容电路组成，所述阻容电路由电阻和电容并联组成，电压信号的两端分别通过一个阻容电路耦合之后输出给模拟电压转换模块。

4.根据权利要求3所述的基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统，其特征在于，所述的每个阻容电路中的电阻可以采用多个电阻串联组成。

5.根据权利要求3所述的基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统，其特征在于，每个阻容电路中的电容可以采用多个电容串联组成。

6.根据权利要求3所述的基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统，其特征在于，所述的每个阻容电路中的电容可以采用多个电容串并混联组成。

7.根据权利要求2所述的基于FPGA的高速电压电流模拟量采集系统，其特征在于，模拟电压转换模块由双向稳压管（Z402）、两个运算放大器、一个差分放大器（IC11）和多个电阻、多个电容组成，双向稳压管（Z402）并联在被测电压的两端，双向稳压管（Z402）的一端通过电阻R421和电阻R419连接电源地；双向稳压管（Z402）的另一端通过电阻R422和电阻R420连接电源地；电阻R421和电阻R419的连接点通过电阻R400连接第一运算放大器（U300A）的正向输入端；该第一运算放大器（U300A）的反向输入端与输出端之间串联电阻R401，电阻R402与电容C400串联之后与电阻R401并联连接；电阻R422和电阻R420的连接点通过电阻R405连接至第二运算放大器（U300B）的正向输入端，该第二运算放大器（U300B）的反向输入端与输出端之间串联电阻R406，电阻R407和电容C406串联之后与电阻R406并联连接；

第一运算放大器（U300A）的输出端通过电阻R412与电源地连接，所述第一运算放大器（U300A）的输出端还通过电阻R410连接至差分放大器（IC11）的正向信号输入端；第二运算放大器（U300B）的输出端通过电阻R413连接电源地，该第二运算放大器（U300B）的输出端通过电阻R411连接至差分放大器（IC11）的反向信号输入端；差分放大器（IC11）的正向信号输入端与反向信号输出端之间并联有电阻R414和电容C410；差分放大器（IC11）的反向信号输入端与正向信号输出端之间并联有电阻R415和电容C411；差分放大器（IC11）的反向信号输出端与正向信号输出端之间并联有电阻R418，差分放大器（IC11）的反向信号输出端还连接电阻R416的一端，该电阻R416的另一端作为采集的电压信号反向输出端通过电容C414与电源地连接；差分放大器（IC11）的正向信号输出端还连接电阻R417的一端，该电阻R417的另一端作为采集的电压信号正向输出端通过电容C413与电源地连接；采集的电压信号正向输出端和反向输出端之间并联由电容C412。