來源：國外電子元器件  作者：趙美君 周有慶

摘要：電子式互感器是一種利用現(xiàn)代數(shù)字處理和光纖通信技術(shù)來實現(xiàn)電力系統(tǒng)電壓、電流測量和保護的新型互感器裝置。ADS8344是TI公司生產(chǎn)的８通道、16位、高精度、低功耗A/D轉(zhuǎn)換芯片。TMS320LC545是TI公司生產(chǎn)的16位、低功耗、高速DSP芯片。文中介紹了ADS8344的主要特點，給出了其在電子式互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中與TMS320LC545的接口設(shè)計。

關(guān)鍵詞：ADS8344；電子式互感器；數(shù)據(jù)處理；TMS320LC545

互感器主要用于電力系統(tǒng)基本參數(shù)的測量，同時為電力系統(tǒng)的計量、保護與監(jiān)控單元提供信號。隨著電力系統(tǒng)輸電容量的增長和電網(wǎng)電壓等級的提高，基于電磁式原理的傳統(tǒng)互感器漸漸不能滿足電力系統(tǒng)飛速發(fā)展的需要，呈現(xiàn)出一系列自身難以克服的缺陷。隨著信息技術(shù)和計算機技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)已逐漸成為一門主流技術(shù)，并在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。再加上光纖通信技術(shù)和傳感技術(shù)的日趨成熟完善，使得研制新型的電力互感器成為可能。本文介紹的電子式互感器是運用Ｒｏｇｏｗｓｋｉ線圈測量電流利用電容分壓原理測量電壓，采用高速低耗Ａ／Ｄ芯片和ＤＳＰ處理器完成高壓側(cè)數(shù)據(jù)的實時處理，再經(jīng)Ｅ／Ｏ變換，以光纖作為信號傳輸媒質(zhì)，把高壓側(cè)轉(zhuǎn)換的脈沖信號傳輸?shù)降蛪簜?cè)進行測量保護的混合型電子式光電組合互感器。
 
１ 電子式互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

電子式互感器高壓側(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要由信號預(yù)處理、Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換、ＤＳＰ主控和Ｅ／Ｏ轉(zhuǎn)換四部分組成。信號預(yù)處理部分接收各種傳感頭測量的模擬信號并對其進行一些預(yù)處理。比如：Ｒｏｇｏｗｓｋｉ線圈感應(yīng)的電動勢需經(jīng)一積分器變換成與一次電流同相位成正比的電壓信號；傳感頭測量的模擬信號必須經(jīng)過調(diào)壓，且要考慮一定的裕度，使其符合Ａ／Ｄ芯片模擬通道的允許輸入范圍。Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換部分主要是在ＤＳＰ主控芯片的控制下實時將模擬信號變換成數(shù)字信號。Ｅ／Ｏ轉(zhuǎn)換部分是將數(shù)字信號經(jīng)過調(diào)制變成光脈沖信號，然后由光纖傳輸?shù)降蛪簜?cè)。

２ ＡＤＳ８３４４的主要特點

２．１ ＡＤＳ８３４４的結(jié)構(gòu)特點

ＡＤＳ８３４４是一個高速、低功耗、１６位逐次逼近型ＡＤＣ，采用２．７Ｖ至５Ｖ單電源供電，最大采樣速率為１００ｋＨｚ，信噪比達８４ｄＢ帶有串行接口，它包含８個單端模擬輸入通道（ＣＨ０～ＣＨ７）也可合成為４個差分輸入。１００ｋＨｚ時的典型功耗為１０ｍＶ。參考電壓ＶＲＥＦ的范圍從５００ｍＶ到ＶＣＣ，相應(yīng)的每個模擬通道的輸入從０Ｖ到ＶＲＥＦ。自帶采樣／保持功能，采用２０引腳ＱＳＤＰ封裝或２０引腳ＳＳＯＰ封裝，工作溫度范圍為－４０℃～＋８５℃。該芯片適合應(yīng)用在電池供電系統(tǒng)（如個人數(shù)字助理、移動通信）和測試裝置中。

ＡＤＳ８３４４主要由多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、采樣／保持器、參考電壓、Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器、比較器、控制邏輯電路和逐次逼近寄存器（ＳＡＲ）等部分組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理如圖１所示。

２．２ ＡＤＳ８３４４的引腳排列及說明

ＡＤＳ８３４４的引腳排列如圖２所示，各引腳說明如下：

ＣＨ０～ＣＨ７：模擬輸入通道的輸入端，８個單端模擬輸入通道可合用為雙端差分輸入，所有通道的輸入范圍從０Ｖ到＋ＶＲＥＦ，未用的輸入通道應(yīng)接ＧＮＤ以避免噪聲輸入。

ＣＯＭ：模擬輸入的參考地，單端輸入通道的零地位點，直接接地或接地電位參考點。

ＳＨＤＮ：掉電控制位，當(dāng)為低時，芯片切換到低功耗掉電模式。

＋ＶＣＣ：電源輸入端，范圍為＋２．７Ｖ～＋５Ｖ。

ＤＯＵＴ：串行數(shù)據(jù)輸出端，在ＤＣＬＫ的下降沿時數(shù)據(jù)輸出，當(dāng)ＣＳ為高時，輸出為高阻態(tài)。

ＤＩＮ：串行數(shù)據(jù)輸入端，當(dāng)ＣＳ為低時，數(shù)據(jù)在ＤＣＬＫ的上升沿被鎖存。

ＤＣＬＫ：外部時鐘輸入端，該外部時鐘決定了芯片的轉(zhuǎn)換率（ｆＤＣＬＫ＝２４ｆＳＡＭＰＬＥ）。

ＣＳ：片選端，為低電平時，選中該芯片。

ＧＮＤ：參考地。

ＶＲＥＦ：參考電源輸入端。

ＢＵＳＹ：模數(shù)轉(zhuǎn)換狀態(tài)輸出引腳。當(dāng)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換時，該引腳輸出低電平，當(dāng)ＢＵＳＹ端產(chǎn)生一下降沿時，表示模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束，數(shù)據(jù)輸出有效。

２．３ ＡＤＳ８３４４的工作特點

ＡＤＳ８３４４的控制寄存器是一個８位只寫寄存器，數(shù)據(jù)從ＤＩＮ引腳輸入，當(dāng)微機讀取完上次轉(zhuǎn)換結(jié)果時，下一個轉(zhuǎn)換通道的控制字節(jié)就寫到了ＤＩＮ引腳，需要８個ＤＣＬＫ時鐘才能將完整的控制信息寫到控制寄存器�？刂萍拇嫫鞲魑还δ苷f明如下：

Ｓ：控制字節(jié)的開始位，