微机保护的数据采集系统(4)

．1、模数变换器（ADC）原理

    微机保护用的模数变换器绝大多数是应用逐次逼近法的原理实现的，如图1－12所示。为了简单起见，直接举例说明如下：转换开始时，控制器首先在数码设定器中设置一个最高位数码“1’（例如100…00），该数码经D/A数模变换为模拟电压Uo，反馈到输入侧的比较器一端，与输入电压Ui；相比较。如果设定值Uo＜Ui，则保留该位原设置的数码“1”，然后由控制器在数码设定器中附加次高位设置数码“l”，形成新的数码（如110…00），经D／A模数变换，再反馈到输入侧比较器与Ui；比较。若设定值U。＞U；，则原设定次高位数码“l”改为“0”，然后附加下一高位设置数码“1”（如 101…00）。重复上述的比较与设置，直到所设定的数码总值转换成反馈电压Uo尽可能地接近Ui值。若其误差小于所设定数码中可改变的最小值（最小量化单位），则此时数码设定器中的数码总值即为转换结果.

逐次比较式A／D转换的一个重要指标是转换精度，即 A／D转换分辨率，它主要取决于设定数码的最小量化单位，A／D转换输出的数字量位数越多，最小量化单位越小，分辨率越高，转换出的数字量舍入误差越小，A／D转换的精度就越高。逐次比较式A／D转换的另一个重要指标是 A／D转换速度，它与 A／D转换分辨率是有关的，通常分辨率越高，其转换速度就相对降低。若要求这两项指标都较高，则其芯片成本就十分昂贵。微机保       

护采样的量较多，保护动作速度快，因此要求转换速率较高。通常每次转换时间不低于25Ps，而数字量位数为10～12

 

  2．数模变换器（DAC）原理

    由ADC原理分析可知，为了实现模数 变换（ADC），在 A／D变换中必须具备有用于反馈比较的数模转换器（DAC）。数模转换器原理图见图1－13。

      图1－13中带虚线框的部分是一种电阻网络电路。运算放大器A和电子开关S1～S4组成电路加法器，即流入A的输入电流为IΣ。图中电子开关S1～S4分别受控于输入的二进制数码B1～B4。其数码就是数码设定器的输出。当B1～B4某位为“0”时，其对应开关接地；为“1”时对应开关   接至运算放大器A的反相端。但是无论电子开关S接到哪一侧，其电阻网络的电流分配               都是相同的，因为该运算放大器的反相端是虚地点，形同接地。

该电阻网络电路还有一个重要特点，在图1－13中，从电源uR端及a，b，c各端向右看过去，电路的等值阻抗都是R.可见输出模拟电压正比于输入的数字量D，从而完成了数模转换。