自動量程切換系統的程控電路設計

李永飛 宋會良 李京華

摘 要 伴隨社會經濟與科技的全面進程，phase measurement（相位測量技術）也得到了一定的發展，并已應用于很多領域，phase measurement在電力系統中應用可以精準的測出相位，進而從根本確保電力系統的穩定運行。通過研究我們提出了一種前沿且有效匹配于phase measurement的電壓信號量程切換技術，這從根本深化了phase measurement的精確性，設計過程，我們擇取復雜可編程邏輯器件芯片實現了Monostable circuit（單穩態觸發器）的功能，在此基礎上應用在電壓信號的量程切換，進而提供了仿真圖形及結果，把大部分Logic Gates整合至一片復雜可編程邏輯器件芯片內，此設計具有響應速率高、質量輕及高穩定性等優勢。而則復雜可編程邏輯器件采用互補金屬氧化物半導體、可擦除可編程只讀存儲器、EEPROM、快閃存儲器以及速聯等編程技術，從而構成了高密度、高速度和低功耗的可編程邏輯器件。文章將以復雜可編程邏輯器件技術工頻相位測量中電壓信號量程自動切換研究作為切入點，在此基礎上予以深入的探究，相關內容如下所述。

【關鍵詞】復雜可編程邏輯器件 相位測量 電壓信號量程 自動切換

1 自動量程切換系統divider resistance電路

輸入電壓較之參考電壓，得到差異化的觸發信號，因為Ui測量信號的動態區間較廣，所以一定利用divider resistance，進而將信號調整至放大器極限區間，得到信號Um。而U則是對比電壓，U經差異化的divider resistance ，和U m予以對比，因為Um是正弦信號，所以，在U=3.3伏的分壓值不超過Um狀態下，其輸出則為負電壓，在U=3.3伏的分壓值超過Um的狀態下，那么輸出則為square signal，因為在下屬電路內，通過輸出電壓作為復雜可編程邏輯器件的輸入信號，同時復雜可編程邏輯器件的輸入信號為0～5伏，所以，輸出信號一定要利用diode與串聯電阻，使S1，S2，S3，S4的信號區間超過0伏，因此可做為復雜可編程邏輯器件的輸入信號，divider resistance原理。

2 自動量程切換系統的程控放大電路設計

此電路通過Integrated Operational Amplifier與模擬電子開關所構建，其增益控制通過模擬電子開關的控制單元予以控制。因為模擬開關的On resistance在各路導通的狀態下，其大小會存在一定的偏差，所以，反饋電阻選用Rheostat。這在很大程度上可以深化后續信號的驅動性，設置一個Voltage Follower，加強處理信號的input resistance。

3 自動量程切換系統的程控電路設計

伴隨LSI的全面發展，依附于電子文件授權技術的復雜可編程邏輯器件應運而生，這從根本避免了常規數字電路設計中所存在的內質問題，依附于電子文件授權技術的復雜可編程邏輯器件具有編程便捷、穩定性佳、功能多元化及開發簡便等特性，此系統擇取的復雜可編程邏輯器件即為阿爾特拉公司所生產的 EPM7128SLC84-10芯片，EPM7128SLC84即為MAX7000系列，其可用門為兩千五百個，一百二十八個宏模塊，引腳至引腳的邏輯延時不超過十納秒，計數裝置工作頻率可超一百四十七兆赫茲。開發軟件擇取MAX-PLUS，此軟件通過阿爾特拉公司提供。在設計過程，側重的功能即為在有觸發信號狀態下，輸出高電平，而不存在觸發信號的狀態下，即為低電平。

因為是對工頻信號予以電壓的程控放大，所以，擇取可重置Monostable circuit原理，科學的設計τ，能夠使在square wave轉化為穩定的高電平觸發信號，進而達到對控制信號的調節功能，使其轉換成可用于控制的信號。

以往的Digital circuit，大多擇取CC14528，CC4098等Monostable circuit集成芯片，此類Monostable circuit集成芯片擇取遠程控制予以定時，產生觸發信號，芯片較大，同時會因環境問題產生內質變化，其穩定性較低，此次研究通過復雜可編程邏輯器件設計出可重置Monostable circuit。Cp是系統的時鐘信號，signal是輸入信號。而output則是輸出信號，方波傳輸信號的狀態下，DFF1輸出區間Q處于高電平，計數器74160予以計數處理，在cp信號上升狀態下，74160予以計數處理，在計數到十的時候，RCO即為高電平，因此使DFF2的輸出端Q清除74160的CLRN信號，因為所設計的是可重置觸發器，所以，將輸入信號signal與DFF2的輸出信號Q接至74160的CLRN，因此使signal轉換成有效高電平，在此狀態下均重新復位計數器，電路在加入觸發信號的過程中，其始終保持十個系統時鐘觸發信號。依附于所設計的頻率高低，科學的調整計數器的參數，使其可以產生穩定的控制信號，因此達到對差異化頻率信號予以控制的目的。

經系統編譯，將可重置Monostable circuit保存成control. sym，這樣利于未來直接調用，經設計了可重置Monostable circuit電路，程控控制電路即可輕易實現。

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作者簡介

李永飛（1985-），男，陜西省寶雞市人。大學本科學歷。助理工程師。主要研究方向為電子裝配、電子測試、信號采集。

作者單位

凱邁（洛陽）測控有限公司 河南省洛陽市 471009