[实用新型]自校订宽幅信号立方根变换反函数译码增倍模数转换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及自校订宽幅信号立方根变换反函数译码增倍模数转换装置，适用于对模拟电信号以高速16位转换精度的A/D(模拟/数字)实现相等速度、全通道自校订可编程增倍（1-127倍）的模拟到数字的转换。可应用于需要高速采样（微秒级）的高倍测量场合。

背景技术

现代数据采集系统中，将模拟信号转换为数字信号进行分析计算和存贮。根据应用的不同，选取合适的采样频率和采样精度。

许多数据采集情况下，既要满足小信号也要满足大信号的宽幅信号采样精度、还需要微秒级的采样速度、有时还要实现多路同步采样。这需要高精度模数转换器件和技术的支撑。

在采样精度方面，∑-Δ型的24位模数转换器件，由于其工作原理决定了它们的采样率都不是很高，如ADS1211在10HZ采样率下可实现23位的有效精度，由于低速采样而采用串行的数据输出接口而不是并行接口。

在采样速度方面，能实现16位转换精度的器件其采样周期可达到微秒级，应用于接近兆级采样转换速率的场合，由于高速多路采样而采用并行的数据输出接口。

一些高速16位转换精度的A/D器件在一个封装中提供了多达8路的同步转换，在多路同步模数转换时的外围电路简单。

越来越多的场合需要具高速高倍数的采样（微秒级），以适合对小信号的测量精度分析要求和对大信号的准确比例测量应用。例如电力系统正常运行时的零序电流很小，发生相关接地故障时的零序电流会很大。要满足对小信号的测量精度则会在大信号时达到满刻度而发生溢出；要满足了大信号的测量范围要求则会降低对小信号的测量精度。

实用新型内容

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种自校订宽幅信号立方根变换反函数译码增倍模数转换装置，其特征在于，包括一个被测信号输入端；通过一个切换开关同时与被测信号输入端连接的立方根函数变换单元和16位高速数模转换模块；与立方根函数变换单元连接的16位高速模数转换模块；与16位高速数模转换模块连接的数值反变换函数表存放器；一个分别与16位高速数模转换模块、16位高速模数转换模块和数值反变换函数表存放器连接的微处理器；以及给立方根函数变换单元、16位高速数模转换模块、16位高速模数转换模块、数值反变换函数表存放器以及微处理器供电的电源模块。

本实用新型实现对宽幅电信号的增倍模数转换，通过设定的精度控制点确保对小信号的测量精度，使对大信号的测量按要求倍数确定。

本实用新型创造性的利用模拟乘法器和运算放大器组合为立方根变换模拟电路，采用一般的高速16位多路同步模数转换IC器件，利用转换到的数值进行反函数译码，得到增倍的变换结果。实现宽幅电信号立方根函数变换与数值反函数译码的线性增倍模数转换，获得满足模数转换的高速率和高精度。

本实用新型首先对输入信号进行立方根变换，其关系为k₁为整定系数；二是对u_out通过16位A/D进行高速模数转换，其关系为D_data(16)=k₂u_out，k₂为转换系数；三是依据D_data(16)进行函数反变换（查表）获得增倍的数值D_data(24)，其关系为D_data(24)=f(D_data(16))=Ku_in，K为与k₁、k₂相关的综合比例系数；四是自校订通道函数反变换表，通过自校订测量后写入Flash Memory中。

宽幅电信号立方根函数变换与数值反函数译码的增倍模数转换主要由运算放大器（如LM258）和模拟乘法器（如AD633）组成的立方根函数变换单元；模数转换环节采用高速16位分辨率A/D（如AD7656单片6通道同步采样，采样速率250kSPS，双极性输入的16-Bit ADC）；由大容量Flash Memory（如M29DW640D，64Mbit，8Mb*8位）组成的数值反函数译码环节；由16位串行输入数据的数模（D/A）转换器（如DAC714）构成的通道自校订反函数译码表形成辅助环节；微控制器（或者MCU、ARM7、ARM9等）及相应的应用控制程序来实现自校订宽幅电信号立方根函数变换与数值反函数译码的增倍模数转换。