【導(dǎo)讀】鍵盤、顯示電路設(shè)計(jì).......

　　

【正文】 電壓形成回路的主要器件是輔助變換器。輔助變換器的作用是將被保護(hù)設(shè)備的電壓互感器、電流互感器的二次側(cè)的電壓和電流，變換的滿足 A/D 變換量程所要求的電壓量，如圖 43 圖 44 所示，分別為將電壓互感器二次側(cè)引來的 29 電壓進(jìn)一步降低，將電流互感器二次側(cè)的電流變成交流電壓。再經(jīng)低通濾波器及將經(jīng)中間變換器降低或 轉(zhuǎn)換后的電壓變成后面環(huán)節(jié)中 A/D 轉(zhuǎn)換芯片所允許的電壓范圍。本裝置模 /數(shù)轉(zhuǎn)換芯片要求輸入信號電壓為177。 5V，由此可以決定上述各種中間變換器的變比。電壓形成電路除了起電量變換作用外，另一個重要作用是將一次設(shè)備的電流互感器 TA、電壓互感器 TV 的二次回路與微機(jī) A/D 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)完全隔離，提高抗干擾能力 [10]。 保 護(hù) 裝 置測 量回 路.U2* *U V.U1T V 圖 43 電壓變換器原理圖 T7CHG100VD4R3530KR37R3820KR3910KR4020KC27R3620KAR4LM234VCC+5V 圖 44 電壓互感器的接口電路 CHG100V 二次側(cè)輸出電壓有效值為 0～ 5V,峰值為 0～ ，調(diào)整 R36使 iu 使峰值為 0～ 。推到過程：設(shè)置 ? ,則 VVu REF ??? 30 504 RuuR uui ??? ?? （ ） iuuRRu ????????? ?? ?450 1 （ ） 設(shè)置 KRR 204544 ?? ，由運(yùn)放的虛短特性得 iuuu ?? ?20 （ ） iu 為 ～ ， iuu ?? ， 0u 的范圍為 0～ 5V， 從 0u 輸入到多路開關(guān)再到 A/D。 Q FI.保 護(hù) 裝 置測 量回 路.U2**U A.IT A 圖 45 電流互感器電路原理圖 31 R18T4CT191R1920KR2120KR2010KC21R17AR1LM234D1VCC+5V 圖 46 電流互感器接口電路圖 CT1911 二次側(cè)輸出電路范圍有效值為 0～ 5A,峰值為 0～ A， 1R 使 iu 范圍 為 ～ 。 0u 的輸入范圍為 0～ 5V。 低通濾波電路設(shè)計(jì) 濾波器是對輸入信號的頻率具有選擇性的一 個二端口網(wǎng)絡(luò)，它允許某些頻率（通常的某個頻率范圍）的信號通過，而其它頻率的信號幅值均要受到衰減或抑制。這些網(wǎng)絡(luò)可以有 RLC 元件或 RC 元件構(gòu)成的無源濾波器，也可由 RC 元件和有源器件構(gòu)成的有源濾波器。根據(jù)幅頻特性鎖表示的通過或阻止信號頻率范圍的不同，濾波器可分為低通濾波器（ LPF）、高通濾波器（ HPF）、帶通濾波器（ BPF）、帶阻濾波器（ BEF）四種。本裝置只要是采用無源低通濾波器的設(shè)計(jì)分析。系統(tǒng)故障電流、電壓中，往往包含了許多高頻分量信號。大多數(shù)微機(jī)保護(hù)的原理都是基于工頻量的，在采樣頻率不太高的情況下，為了防 止頻率混疊現(xiàn)象，即高于采樣頻率一半的頻率成分將被重建成低于采樣頻率一半的信號。這種頻譜的重疊導(dǎo)致的失真稱為混疊。要對輸入信號的高頻分量進(jìn)行限制，即在采樣之前加上模擬低通濾波器，從而降低進(jìn)入采樣保持電路輸入信號的最高頻率。低通濾波器的基本電路特點(diǎn)是，只允許低于截止頻率的信號通過。 無源低通濾波器常用的方案是 RC 濾波電路，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，成本低，對外界磁場敏感度低，能承受較大過載和浪涌的沖擊。盡管其負(fù)載能力差，但是可以作為微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的低通濾波器 [11]。 本裝置采用無源低通濾波器，其如圖 47 所示。 32 C221uR22 圖 47 無源低通濾波器 低通濾波器的傳遞函數(shù) ： （ 34） 低通濾波器的幅值特性 ： （ 35） 低通濾波的相角特性： ? ? CWarctgR???? （ 36） 因?yàn)橐獮V去三次及三次以上諧波所以有 ： （ 37） 計(jì)算可得 R=， C=1u 由采樣定理 :模擬 /數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)采樣頻率 大于信號中最高頻率 fmax 的 2 倍時(shí)，即： =2fmax,則采樣之后的數(shù)字信號完整地保留了原始信號中的信息，一般取 — 4倍的信號最大頻率，此處取 3 倍的信號最大頻率。 由 ? ? 03600f fHZs ?? 得： 則 ? ???RC ，取 R=,C=1μ 采樣保持電路設(shè)計(jì) ? ? 11 ?? RCSSG? ? 2221 11 1 CWRjR WCjwH ????1502 ?? RCf ?1502 10 ?? RCf ? 33 所謂采樣和保持電路，就是以任意時(shí)間取出不斷 變化的模擬信號，并將其電壓加以保持的電路，把該電路作為 AD變換器的前級，固定變換中的模擬電壓，取出瞬時(shí)值，這樣使用速度較低的 AD 變換器，也能處理變化速度快的信號。此外使采樣信號與基準(zhǔn)相們同步，即可實(shí)現(xiàn)采樣同步檢波以低紋波整流超低頻信號。 在 A/D 轉(zhuǎn)換期間，為了使輸入信號不變，保持在開始轉(zhuǎn)換時(shí)的值，通常要采用一個采樣保持電路。 所以要加一個采集電阻，將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，送到單片機(jī)或者 A/D 轉(zhuǎn)換芯片的輸入口（這兩個器件只識別到電壓信號）；至于保持電路就是跟 A/D 轉(zhuǎn)換芯片或者單片機(jī)的轉(zhuǎn)換采集頻率有關(guān)（它們 轉(zhuǎn)換也需要時(shí)間），采樣信號的頻率越高，留給它們數(shù)字化處理的時(shí)間越短，所以保持電路的作用是將采集回來的信號保持一定時(shí)間直到轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換完成為止本文的采樣保持器主要的選用的是 LF398芯片，其芯片引腳圖如圖 48 所示。引腳 1為電源（177。 5V~177。 18V）；引腳 2是調(diào)零端；引腳 3為模擬量輸入端；引腳 4為電源（177。5V~177。 18V）；引腳 5為模擬量輸出端；引腳 6為保持電容連接端；引腳 7是邏輯信號控制端并接地；引腳 8為邏輯參考電平端。 15C35C3610pFR6010KΩU2NOTR591KΩ R5824KΩVCC+15VVCC(+)1OFFSET VOLTAGE2INPUT3VCC()4OUTPUT5Ch6LOGIC()7LOGIC(+)8LF398RES2 圖 48 LF398芯片 外圍電路 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路設(shè)計(jì) 34 模擬多路開關(guān)作用是用來將多路被測信號分別傳送到 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 AD7506采用 16腳雙列直插式封裝， AD7506是具有 16個輸入通道（ S1~S16）、一個輸出通道（ OUT）的多路 COMS 開關(guān)。由四個地址線（ A0， A1， A2， A3）及使能端 EN 的狀態(tài)來選擇 16 個輸入通道之一與輸出端導(dǎo)通。 本裝置采用微機(jī)保護(hù)裝置中常用的 16 路多路轉(zhuǎn)換開關(guān) AD7506 芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換， AD7506 接口 電路圖如49 所示 T 7C H G 1 0 0 VD 4R 3 53 0 KR 3 74 . 7 KR 3 82 0 KR 3 91 0 KR 4 02 0 KC 2 70 . 1 uR 3 62 0 KA R 4L M 2 3 41 . 2 5 VV C C+ 5 VV C CV C C+ 1 5 V 1 5 VA 01 7A 11 6A 21 5U D D1U S S2 7E N1 8O U T2 8S 11 9S 22 0S 32 1S 42 2S 52 3S 62 4S 72 5S 82 6A D 7 5 0 6S 91 1S 1 01 0S 1 19S 1 28S 1 37S 1 46S 1 55S 1 64G N D1 2N C2N C3N C1 3A 31 4C 4 21 uR 9 71 . 2 KP 0 . 27A N G N D1 2V s s6 8E A2R X D / P 2 . 11 7P 0 . 34P 0 . 41 1V s s3 6B U S W I D T H6 4V s s1 4T X D / P 2 . 01 8P 0 . 51 0P 0 . 68P 0 . 15P 0 . 06HS1.125Vpp37HS1.2/HSO.426HS1.024P 0 . 79Vref13VCC1R E S E T1 6HS1.3/HSO.527CLKOUT65INST63HSO.028HSO.129HSO.234HSO.335P2.633P2.215P2.344P2.442P2.539P2.738P 4 . 05 2P 4 . 15 1P 4 . 25 0P 4 . 34 9P 4 . 44 8P 4 . 54 7P 4 . 64 6P4.745P 3 . 15 9P 3 . 06 0P 3 . 25 8P 3 . 35 7P 3 . 45 6P 3 . 55 5P 3 . 65 4P 3 . 75 3R D6 1ALE62WR40W R E / B H E4 1R E A D Y4 3XTAL165XTAL266P1.120P1.019P1.221P 1 . 42 3P 1 . 5 / B R E O3 0P 1 . 6 / H L D A3 1P1.322P 1 . 7 / H O L D3 2N M I38 0 C 1 9 6 K BV C C+ 5 VV C C ( + )1O F F S E T V O L T A G E2I N P U T3V C C ( )4O U T P U T5C h6L O G I C ( )7L O G I C ( + )8L F 3 9 8 圖 49 AD7506 接口電路圖 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 35 AD1674 是美國 AD 公司推出的一種 12位帶并行微機(jī)接口的逐次逼近型模 /數(shù)轉(zhuǎn)換片集成電路。改芯片內(nèi)部自帶采樣保持 器（ SHA）、 10 伏基準(zhǔn)電壓源、時(shí)鐘源以