引 言

　　在電力系統(tǒng)三相信號處理應(yīng)用中,，常需要同時(shí)對A、B,、C三相電壓和電流信號進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理,。如三相功率、電能測量及諧波分析等,。美國ADI公司的AD7656是16位6通道同時(shí)采樣的模／數(shù)轉(zhuǎn)換器,，內(nèi)部含有6個(gè)16位A／D轉(zhuǎn)換器，具有轉(zhuǎn)換精度高,、速度快,、功耗低、輸入模擬信號幅度大,、信噪比高等特點(diǎn),。Philips公司出品的LPC2210，是一款工業(yè)級的ARM控制器,，處理速度快,，性能穩(wěn)定，與AD7656共同組成的6通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能在很大程度上提高系統(tǒng)的信號采集和處理能力,。

　　1 AD7656的特點(diǎn)及工作原理

　　1．1 AD7656的特點(diǎn)

　　圖1為AD7656的內(nèi)部功能框圖,。

　　其主要特性為：

• 6個(gè)16位獨(dú)立的ADC通道。
• 輸入模擬信號的范圍為±(10～15 V),。
• 最大轉(zhuǎn)換速率為250ksps,。
• 低功耗，5 V供電時(shí)在250ksps下功耗為140 mW,。
• 片上2．5 V參考電壓和參考緩沖器,。
• 8／16位并行接口模式和串行接口模式。

　　1. 2 工作原理

　　AD7656是6通道16位逐次逼近型ADC,，有2種接口模式：串行接口模式和高速的并行接口模式,，并行接口模式又分為8位和16位傳送方式。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí),，3個(gè)轉(zhuǎn)換信號CONVSTA／B／C,，用來控制每對或每4個(gè)或每6個(gè)ADC同時(shí)采樣。如果將3個(gè)CONVST引腳連接在一起,，就可對6個(gè)ADC同時(shí)進(jìn)行采樣,。在CONVSTX的上升沿，被選擇的ADC對被置為保持模式,，轉(zhuǎn)換開始,。CONVSTX的上升沿過后，BUSY信號變?yōu)楦唠娖奖砻鬓D(zhuǎn)換正在進(jìn)行,，轉(zhuǎn)換時(shí)間是3μs,，BUSY信號返回低電平表明轉(zhuǎn)換結(jié)束,。在BUSY信號的下降沿，ADC回到跟蹤模式,，數(shù)據(jù)可以通過并行或串行接口從輸出寄存器讀出,。16位并行接口讀取數(shù)據(jù)時(shí)先將CS置低，每當(dāng)讀信號(RD)變低,，就從16位總線上讀取1路數(shù)據(jù),，6路A／D數(shù)據(jù)則需要讀取6次，其內(nèi)部轉(zhuǎn)換16位并行接口模式時(shí)序如圖2所示,。

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　圖3為AD7656與LPC2210的接口設(shè)計(jì),，在三相交流電信號處理方面的應(yīng)用中，選用Philips公司的ARM控制器LPC2210,，它具有功耗低,、性能高、速度快等特點(diǎn),。LPC2210的PO．22與CONVSTX相連,，用來啟動(dòng)6路A／D的同時(shí)轉(zhuǎn)換。PO．23與RESET信號相連,，為了控制AD7656復(fù)位。EINTl連接BUSY信號,，AD7656轉(zhuǎn)換結(jié)束后,，BUSY信號變低，向LPC2210申請中斷,。LPC2210的片選信號CSl和讀信號OE分別與A／D的片選信號CS和讀信號RD相連,，用來讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果，其地址范圍為0x81000000H～Ox81FFFFFFH,。將LPC2210的16位數(shù)據(jù)總線和AD7656的16位數(shù)據(jù)總線相連接,，由于LPC2210為3．3 V接口，而AD7656為5 V,，所以串接100Ω電阻進(jìn)行電平匹配,。另外LPC2210還涉及液晶、鍵盤和RS232接口電路,，用于人機(jī)接口和計(jì)算結(jié)果上傳,。

　　在AD7656把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號之前，需要對模擬信號進(jìn)行信號調(diào)理,，把模擬信號調(diào)整為適合AD7656模擬信號輸入要求的電平信號,。AD7656連接外圍電路時(shí)，在DVCC,，AVCC,，VDRIVE,，REFIN/OUT和VSS引腳須加1組去耦電路，該去耦電路是由1個(gè)10μF和1個(gè)100 nF電容組成,。去耦電容要盡量靠近器件,，以達(dá)到更好的去耦效果。除了上述幾個(gè)接口外,，AD7656其他關(guān)鍵引腳的連接是STBY接VDRIVE,，選擇正常模式；RANGE接地表示選擇輸入范圍±10V,；H／S SEL接地選擇硬件配置,；SER／PAR接地，選擇并行接口,；W／B接地表示16位并行輸出,；WR／REFEN/DIS接VDRIVE表示選擇內(nèi)部參考。在具體電路板設(shè)計(jì)時(shí),，數(shù)字地和模擬地要分開,，在靠近電源輸入電路的地方連接在一起；AD7656芯片下方不要有數(shù)字信號通過,，這是為了減少干擾,，提高測量精度。

　　3 軟件設(shè)計(jì)

　　接口設(shè)計(jì)應(yīng)用于多路數(shù)據(jù)采集,，LPC2210數(shù)據(jù)讀取,、處理的過程如圖4所示。對三相交流電進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,，要求每個(gè)周期采樣128點(diǎn),，即20 ms采樣128點(diǎn)，也就是每156．25μs采樣一次,。用定時(shí)器0定時(shí),，定時(shí)器時(shí)間到，啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換,，如果CONVSTA／B／C三個(gè)信號綁在一起,，6個(gè)通道的模擬信號同時(shí)開始轉(zhuǎn)換，3μs后6個(gè)通道的數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)換完,，BUSY信號變低產(chǎn)生中斷,，通知ARM讀取數(shù)據(jù)。LPC2210給片選信號CS和讀信號RD一個(gè)低電平開始讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果,，把6路數(shù)據(jù)讀完,，退出中斷，等待定時(shí)器下一次定時(shí)到，啟動(dòng)下一次轉(zhuǎn)換,，待128次數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完之后,，暫停定時(shí)計(jì)數(shù)，開始計(jì)算,。計(jì)算結(jié)束后,，再次啟動(dòng)定時(shí)，完成下一個(gè)周期的128次數(shù)據(jù)采集,。

結(jié) 語

　　本文介紹了一種新型的模／數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7656,，它能同時(shí)采集6路信號，而且與LPC2210接口電路簡單,，控制方便,，可應(yīng)用于電力系統(tǒng)三相交流電數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。