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8微机保护基础知识
适用于年终总结/工作计划/述职报告/策划方案等
2020
基于逐次逼近型A/D转换的采集系统
基于电压/频率变换（VFC）原理进行A/D变换的采集系统
数据采集系统
前者包括：电压形成回路、模拟低通
高
低
低
低
结束
低
64是基准值；
最多6次，26＝64；
精度64/26 ＝1元。
Date
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逐次逼近ADC原理
ADC的基本原理
参考电压UR，ADC位数N位，输入电压Ui，
则最多需要比较N次，精度为UR /2N 。
第1次
第2次
…
第N次
100…00
010…00
…
011…01
高，1改0
低，1保持
…
结束
第8次
011…00
低
模数转换器的位数越多即N值越大，则模数转换器分辨率与转换的精度越高。
Date
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用于将上述ADC过程中数字量转化为模拟量与输入电压进行比较。
DAC数模转换原理
可见，输出模拟电压正比于输入的数字量D 。
Date
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模数转换器回路逻辑
较快的二分逼近方法，N位转换器只要比较N次，比较的次数与输入模拟量的值无关。
Date
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（1）VFC转换器的基本原理

0
f
(b)
0
t
(a)
0
(c)
t
VFC的脉冲输出频率正比于输入电压幅值，对脉冲的计数就完成了对电压幅值的测量。
Date
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可见，输入模拟电压uin变换成一串等幅脉冲，而等幅脉冲Uo(f)的频率与输入电压成正比。
Date
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根据反充电与充电电荷平衡原理：
输出频率
(8—1)
(8—2)
可见，输出频率fo反应了输入电压Uin的大小。
Ui
fo
0
Date
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须注意这里读数与输入电压没有对应关系，不能用于数值计算。
VFC数据采集系统的工作分析
VFC输出至计数器，CPU每隔KTs读数为RD1、RD2 …… RDk。
每隔KTs对输出脉冲的计数，实质上是在此期间内对f的积分。在某段时间内的计数值就是这段时间对频率的积分值。
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假设RDk 、RDK-N分别为tK和tK-N时刻的读数，则这段时间内的计数值DK为：
可见，两次读数之差即为采样值，可用于计算。采样值DK反应了uin(t)在 KTS~（K-N）TS 的积分面积。
Date
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令矩形面积=积分面积
可见，DK反应了τ时刻
的输入电压uin(τ) 。
于是，1）因uin(τ) 在NTs时间段保持不变，故可通
过增加数据窗长度NTs，来提高分辨率；
2）DK反应了某段时间的积分值，所以具有
滤除高频分量的作用。
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分辨率举例
相当于10位A/D转换器的分辨率
计数脉冲最高频率为500kHZ，计数时间为2ms则，当输入电压为最大值时，计数值为
Date
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分辨率举例
这样就造成比较大的误差
计数脉冲最高频率为500kHZ，要达到12位A/D转换器的分辨率
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查询方式
数据采集系统与微机接口
靠CPU查询AD转换是否结束
AD转换结束向CPU发出中断请求
AD转换结果直接存入内存
中断方式
DMA
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开关量输入回路
开关量输入输出回路原理
电平接点直接接入并行口
外部接点要采取抗干扰措施，如光耦的隔离
不带电位的接点（QF位置、跳闸等）、逻辑电平（键盘、信号）。
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开关量输出回路
电平接点并行口直接输出
外部接点要采取抗干扰措施，如光耦隔离、防止误输出
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数字滤波器

计算精度
响应时间
运算量
继电器算法
内容
评价指标
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输入输出都是离散时间信号（时间上不连续的一组序列）
该系统具有线性、时不变、稳定、因果等性质。
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常用离散时间信号
=
1
0
（1）单位脉冲序列