数据转换数据转换/信号处理中的利用信号处理中的利用AD7616灵活的可编程序列器和突灵活的可编程序列器和突
发模式实现准同步采样发模式实现准同步采样
AD7616是一款16位、具有双采样保持通道同步采样能力,成本和性能经过优化的2 × 8通道模数转换器
(ADC),。双采保的ADC架构使得AD7616可以对16通道中的两个模拟通道进行同时采样。 这一功能对于
电力应用来讲,可以用来对一对电压和电流通道进行同时采样,以便降低这一对输入之间的相位误差。 然
而,在三相电力测量系统中,如果只有两个采保通道还不足以对六个模拟通道同时进行采样。在做三相功率计
算的时候,三相电压电流的信号采样值由于非同时采样的原因会造成一定的相位角度误差而引起三相功率误差
变大,而且这样的误差很难通过软件精确补偿,尤其是在谐波功率也需要被计
数据转换数据转换/信号处理中的利用信号处理中的利用AD7616灵活的可编程序列器和突灵活的可编程序列器和突
发模式实现准同步采样发模式实现准同步采样
类别:数据转换/信号处理 发布于:2017/3/7 | 730 次阅读
AD7616AD7616是一款16位、具有双采样采样保持通道同步采样能力,成本和性能经过优化的2 × 8通道模数转换器转换器(ADC),。双采保的ADC架构使得
AD7616可以对16通道中的两个模拟通道进行同时采样。
这一功能对于电力应用来讲,可以用来对一对电压和电流电流通道进行同时采样,以便降低这一对输入之间的相位相位误差。
然而,在三相电力测量电力测量系统中,如果只有两个采保通道还不足以对六个模拟通道同时进行采样。在做三相功率计算功率计算的时候,三相电压电电压电
流流的信号采样值由于非同时采样的原因会造成一定的相位角相位角度误差而引起三相功率误差变大,而且这样的误差很难通过软件精确补偿,尤其是
在谐波功率也需要被计算的时候。
利用AD7616输入通道实现准同步采样的方法,可以大大减少16个通道间由于非同步采样而引起相位误差,同时这个方法本身对绝大多数
电力应用来并也不会减少幅值测量的精度。其将16个通道之间的相位失配降至最小。这种方法在最小化通道间相位失配的同时,不会降低幅度
精度性能。
伪同步采样
当一个复用输入非同步采样ADC循环选择并逐一转换其输入通道时,通道之间会引入转换时间延迟。延迟时间取决于ADC的采样速率。从
系统角度看,这种时间延迟会在各模拟通道之间产生产生一个系统级相位误差或相位失配。
图1.非同步采样引起的相位失配
假设将同一个50 Hz正弦波正弦波信号施加于一个8通道复用ADC的输入(所有通道共用一个输入源),ADC以1 MSPS速率轮询采样各通道。当
软件收到最终样本时,使用离散傅里叶变换离散傅里叶变换(DFT)算法算法计算通道之间的相位角。理论上,第一通道和第二通道之间的相位角度差为:
准同步采样方法利用平均法来使相位误差最小化。
下面举一个简单的例子来讲,先把一个多通道非同时采样ADC采样顺序编程为一个如下所示的顺序:VIN1 → VIN2 → VIN3 → … → VIN6
→ VIN7 → VIN6 → … → … → VIN3 → VIN2 → VIN1。
图2.模拟通道VINx采样模式
这样,在一个转换序列中模拟通道VIN1至模拟通道VIN7有两个转换结果,而模拟通道VIN8只有一个转换结果。使用软件对VIN1至VIN7通
道的前后两次转换值取平均,并将平均均值结果作为最终ADC采样结果进行电力应用相关的后续计算。当整个采样序列中的ADC的采样间隔时
间被严密控制成为等间距的时候(各样本之间相差1 µs)。,VIN0至VIN7的平均值的结果在时间轴上其实与VIN8大致是对齐的,相当于对1到
8各个通道来了一次准同步的采样。
图3.时间平均样本与VIN8对齐
请注意,这正是将该方法称为准同步采样的原因。
使用准同步采样的边界条件
为了解使用准同步采样方法的边界条件,应分析最差情况下的误差,并确定在系统设计中必须做些什么来将误差控制在合理水平。