通道同时采样器在微机保护中的作用

品慧电子讯随着芯片制造工艺的不断发展及用户对数据实时性要求的不断提高。同时采样 A/D 转换器在实时性方面的巨大优势使其应用越来越广泛。MAXl320 是 Maxim 公司最新推出的并行 14 位 8 通道同时采样器。

1、概述

随着芯片制造工艺的不断发展及用户对数据实时性要求的不断提高。同时采样 A/D 转换器在实时性方面的巨大优势使其应用越来越广泛。MAXl320 是 Maxim 公司最新推出的并行 14 位 8 通道同时采样器。其基本特征和参数如下：

●速度高，转换 8 通道的时间可达 3．8μs，每通道的吞吐量达到 250kps；

●模拟供电电压+4．75V 一+5．25V。数字供电电压+2．7V~+5．25V，无需电平转换便可以直接与绝大多数的处理器直接相连；

●电压转换范围为+5V；

●16．6MHz 的 14 位双向并行接口可与高速 CPU 直接相连；

●无需校准；

●双极性输入，无需负电源，提供+16．5V 过压保护；

●先进，先出（FIFO）功能，减少接口开销，并可在转换结束或转换之间读取转换结果；

●典型模拟电流输入为．46mA．最大数字电流输入为 1．6mA．典型输入阻抗 8．66kΩ；

●动态特性：SFDR=90dBc．SINAD=76．5dB，直流精度为±2LSB INL，±ILSBDNL；

●7rmnx7mm，48 引脚 TQFP 封装；

●可工作在扩展级温度范围（一 40°~+85℃）。

2、内部结构及引脚功能

MAXl320 内部集成了带宽为 IOMHz 的 S／H、+2．5V 参考电压、内部时钟、8x14 位 SRAM 以及选通采样通道的配置寄存器等。MAXl320 内部结构如图 1 所示。

其中配置寄存器的设置如下：数据位 DO—D7 依次对应于模拟输人通道 CHO—CH7．向其位写 1 选择相应通道，写 O 则关闭该通道。配置寄存器需同 ALLON 引脚一起决定通道是否选通。

引脚功能说明：

AVDD：模拟电源输入引脚。接+4．75V 一+5．25V 模拟电源；

AGND：模拟地；

CH0 一 CH7：模拟量输入通道 CH0 一 CH7；

MSV：中值电压旁路；

INTCLK／EXTCLK：时钟模式选择输入。该引脚接 AVm 选择内部时钟，接 AGND 选择外部时钟输入；

REFMS：中值基准旁路或输入。应用时需将 REFMS 与 REF 连接。若采用内部基准．用一个不低于 0．01μF。的电容将 REFMS／REF 节点旁路到 AG-ND；若采用外部基准，用+2V 一+3V 的外部电压驱动 REFMS／REF 节点：

REF+：正基准旁路。应用时用一个 0．1μF 电容将 REF+旁路到 AGND，同时用一个 2．2μF。电容和一个 O．1μF 电容将 REF+旁路到：REF-；

REF 一：负基准旁路；应用时用一个 0．1μF 电容将。REF- 旁路至 AGND。同时用一个 2．2μF 电路和一个 0．1μF 电容将 REF 一旁路到 REF+；

DO—D13：14 位并行数据总线；

DVDD：数字电源输入引脚；

DGND：数字地；

EOC：转换结束输出。低电平表明一次转换结束。在下一个 CLK（上升沿或 CONVST 下降沿时变回高电平；

EOLC：最后转换结束输出。低电平表明最后一个通道的转换结束。当 CONVST 跳变到低电平为下一次转换时序做准备时，EOLC 跳变到高电平；

CLK：外部时钟输入引脚；

SHDN：掉电输入引脚。该引脚为低电平选择正常模式，为高电平选择掉电模式。器件进入低功耗状态；

ALLON：通道使能输入。该引脚接高电平使能所有的输入通道（12H0 一 CH7），接低电平则只有被选中的通道才进行 A／D 转换；

CS：片选输入，低电平选通电路；

RD：读选通．将 RD 置为低电平将启动一次并行数据总线的读操作；

WR：写选通。将 WR 置为低电平将启动一次写操作，主要是对配置寄存器的操作；

CONVST：启动转换输入引脚。CONVST 为高电平时将启动转换过程。模拟输入在 CONVST 的上升沿采样。

3、MAXl320 典型连接

MAXl320 的典型连接如图 2 所示．其中 DVm 引脚可接至+2．7V~+5．25V 的数字电压。值得注意的事。为了提高 A／D 转换的精度。最好将数字地和模拟地分开走线．然后用零欧姆电阻或磁珠在一点相连。

4、在微机保护中的应用

在电力系统微机保护中．对各种模拟量的实时性要求很高．而 MAX1320 的同时采样和高速转换功能很好的解决了这个问题。在笔者参与设计的一套基于 DSP 的微机保护装置中．采用两片 MAXl320 采集 16 路电压电流信号．不但大大简化了采样部分软硬件设计的工作量。而且很好的解决了各种模拟量的速度和精度问题．从而使该套微机保护装置的整体性能得到极大的提高。

在硬件设计方面，DSP 采用 TI 公司的 TMS320LF2407A，通过地址线 A14、A15 和 DSP 的外部 I／O 空间选通引脚 IS 译码选通 MAXl320。DSP 的 IOPBl 和 IOPB2 接两片 MAX1320 的 CONVST 引脚来启动 A／D 转换（可以选择 8 路或 16 路同时采样），MAXl320 的 EOLC 引脚接 DSP 的 IOPB3 和 IOPB4．通过查询这两个引脚来判断 A／D 转换是否完成。图 3 是 MAXl320 应用于微机保护系统采样部分的结构框图。

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