CN203630221U - 一种应用a/d转换器的频率采样及转换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应用A/D转换器的频率采样及转换电路，所述的采样和转换装置包括晶体振荡器，FPGA芯片，A/D转换器和DSP芯片，所述的FPGA芯片内设有周期检测器，分频器和SPI变速器，所述的DSP芯片内设有SPI口波特率寄存器，所述的晶体振荡器连接在分频器上，所述的采样口连接在周期检测器上，所述的周期检测器经过线路分别连接在分频器和SPI变速器上，所述的分频器经过线路连接在A/D转换器上，所述的SPI变速器经过线路连接在DSP芯片内的SPI口波特率寄存器上，所述的A/D转换器经SPI发射总线连接在DSP芯片上；本实用新型结构简单，利用芯片内的电路的简单连接，使得AD73360能够完成跟踪工频的多点采样与转换，测量精准，测得的数据与实际数据一一对应，控制方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及跟踪频率交流采样及转换电路领域，尤其涉及应用在电力系统的A/D转换器的频率采样及转换电路。
背景技术
对于50Hz的电压和电流测量，通常先用直接或间接方法将其转换为模拟小信号，然后进行采样、模数（A/D）转换，最后通过微处理器计算处理，但是由于电力系统对于交流采样的频率要求是45Hz~55Hz，而市面上普通的测量或采样装置仅能适用于单一的频率，在实际操作过程中，而实际的工频信号为可变的，因此在测量后经过微处理器的计算结果误差较大，不利于电力系统的精准测量和控制。
AD73360是美国AD公司高度集成的16位Σ-ΔA/D转换器，内部集成了6个Σ-Δ A/D转换器、抽取滤波器和一个与微控制器或DSP相联接的同步串行接口（SPI），常用于三相电能表的设计应用中，通过该种FPGA芯片可以准确调节电力系统中实际采样频率，方便电力系统中不同频率的准确测量。
实用新型内容
针对上述存在的问题，本实用新型目的在于提供一种测量精准的在电力系统中的A/D转换器的频率采样及转换电路。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种应用A/D转换器的频率采样及转换电路，所述的采样和转换装置包括晶体振荡器，FPGA芯片，A/D转换器和DSP芯片，所述的FPGA芯片内设有周期检测器，分频器和SPI变速器，所述的DSP芯片上设有SPI口波特率寄存器，所述的晶体振荡器连接在分频器上，所述的采样口连接在周期检测器上，所述的周期检测器经过线路分别连接在分频器和SPI变速器上，所述的分频器经过线路连接在A/D转换器上，所述的SPI变速器经过线路连接在DSP芯片内的SPI口波特率寄存器上，所述的A/D转换器经SPI发射总线连接在DSP芯片上。
本实用新型的工作流程：通过晶体振荡器发生32.768MHz的高频时钟信号进入分频器，同时在采样口接入待测的工频信号，待测的工频信号通过周期检测器测定周期后进入分频器，所述的分频器根据接收的高频时钟信号和待测工频信号，发送A/D时钟信号进入A/D转换器，同时周期检测器输送分辨信号进入SPI变速器，经SPI变速器输送SPI波特率参数到DSP芯片端口， DSP芯片通过SPI口波特率寄存器修改其内的SPI波特率参数，接着A/D转换器自动通过SPI发射总线将处理后的结果数据信号发送给DSP芯片。
选取FPGA承担工频信号的测量周期处理，通过精细分频使得供给A/D转换器的DMCLK，同时为DSP实时提供SPI波特率参数，使得DSP能够准确无误地编程控制A/D芯片并接收A/D芯片同步串行数据口的输出数据
作为本实用新型的一种改进，所述的晶体振荡器为频率为32.768MHz的晶体振荡器。
作为本实用新型的一种改进，所述的FPGA芯片包括型号为XCS20-PQ208的芯片。
作为本实用新型的一种改进，所述的A/D转换器包括型号为AD73360的芯片。
作为本实用新型的一种改进，所述的DSP芯片包括型号为TMS320LF2407A的芯片。
本实用新型的优点在于：本实用新型结构简单，利用芯片内的电路的简单连接，使得FPGA可以自动测量工频周期，并采用的动态分频器，实现输出给AD73360的时钟频率与工频固定比例，使得AD73360能够完成跟踪工频的多点采样与转换，同时提供SPI波特率参数给DSP改变SPI口的数据接收速率，实现DSP对A/D数据接收的全过程，最后完成基2 FFT计算，测量精准，测得的数据与实际数据一一对应，控制方便。
附图说明
图1为本实用新型结构框图；
图2为本实用新型FPGA芯片和A/D转换器电路连接简图；
图3为本实用新型DSP芯片电路连接简图；
其中，X1为晶体振荡器，频率为32.768MHz；U1为FPGA芯片，U2为A/D转换器；U3是DSP芯片；R1为15欧的电阻，C1容量0.33μF；C2容量0.0068μF；C3容量0.1μF。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。
实施例1：如图1所示的一种应用A/D转换器的频率采样及转换电路，所述的采样和转换装置包括晶体振荡器，FPGA芯片，A/D转换器和DSP芯片，所述的FPGA芯片内设有周期检测器，分频器和SPI变速器，所述的DSP芯片上设有SPI口波特率寄存器，所述的晶体振荡器连接在分频器端口上，所述的采样口连接在周期检测器上，所述的周期检测器经过线路分别连接在分频器和SPI变速器上，所述的分频器经过线路连接在A/D转换器上，所述的SPI变速器经过线路连接在DSP芯片端口上，DSP芯片通过SPI口波特率寄存器修改其内的SPI波特率参数，所述的A/D转换器经SPI发射总线连接在DSP芯片上。
实施例2：如图2和3所示，所述的晶体振荡器选用频率为32.768MHz的晶体振荡器；所述的FPGA芯片的型号为XCS20-PQ208；所述的A/D转换器的型号为AD73360；所述的DSP芯片的型号为TMS320LF2407A；R1为15欧的电阻，C1容量0.33μF；C2容量0.0068μF；C3容量0.1μF。
实施例3：如图1所示的本实用新型的工作流程：通过晶体振荡器发生32.768MHz的高频时钟信号进入分频器，同时在采样口接入待测的工频信号，待测的工频信号通过周期检测器测定周期后进入分频器，所述的分频器根据接收的高频时钟信号和待测工频信号，发送A/D时钟信号进入A/D转换器，同时周期检测器输送分辨信号进入SPI变速器，经SPI变速器输送SPI波特率参数到DSP芯片端口， DSP芯片实时修改其内的SPI波特率参数，接着A/D转换器自动通过SPI发射总线将处理后的结果数据信号发送给DSP芯片。
实施例5：如下表所示，在常用的电力系统中的交流频率范围（45Hz~55Hz）的实际操作数据：
由上表可知，实际的待测工频信号在45Hz~55Hz的范围内的时候，通过周期可以测得多个精确的固定的点，生成多个不同的测试数据点，测量精准，测得的数据与实际数据一一对应，同时AD73360能够完成跟踪工频的多点采样与转换，提供SPI波特率参数给DSP改变SPI口的数据接收速率，实现DSP对A/D数据接收的全过程，测量数据精准，控制简单方便。
需要说明的是，上述仅仅是本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的保护范围，在上述实施例的基础上所作出的等同变换均属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种应用A/D转换器的频率采样及转换电路，其特征在于，所述的采样和转换装置包括晶体振荡器，FPGA芯片，A/D转换器和DSP芯片，所述的FPGA芯片内设有周期检测器，分频器和SPI变速器，所述的DSP芯片内设有SPI口波特率寄存器，所述的晶体振荡器连接在分频器上，所述的采样口连接在周期检测器上，所述的周期检测器经过线路分别连接在分频器和SPI变速器上，所述的分频器经过线路连接在A/D转换器上，所述的SPI变速器经过线路连接在DSP芯片内的SPI口波特率寄存器上，所述的A/D转换器经SPI发射总线连接在DSP芯片上。
2.根据权利要求1所述的应用A/D转换器的频率采样及转换电路，其特征在于，所述的晶体振荡器为频率为32.768MHz的晶体振荡器。
3.根据权利要求1所述的应用A/D转换器的频率采样及转换电路，其特征在于，所述的FPGA芯片包括型号为XCS20-PQ208的芯片。
4.根据权利要求1所述的应用A/D转换器的频率采样及转换电路，其特征在于，所述的A/D转换器包括型号为AD73360的芯片。
5.根据权利要求1所述的应用A/D转换器的频率采样及转换电路，其特征在于，所述的DSP芯片包括型号为TMS320LF2407A的芯片。
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| CN201320816236.3U CN203630221U (zh) | 2013-12-12 | 2013-12-12 | 一种应用a/d转换器的频率采样及转换电路 |
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|---|---|---|---|---|
| CN106841776A (zh) * | 2017-03-28 | 2017-06-13 | 北京润科通用技术有限公司 | 一种测频机及测量信号频率的方法 |
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2013
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