基于DSP的电力电量参数测量系统的设计

　　1系统简介

　　本系统的主要功能是在外挂负载数目变化时，保证输出的6路含谐波的电压、电流信号的幅度、相位不受影响。具体的功能要求为：输出3路电压、3路电流信号，每一路都可含高达24次谐波，且每一路波形(包括谐波)的幅度、相位都单独可调，输出幅度为0~2 V,调节精度为0.1 mV，相位的调节精度为0.1°，各次谐波含量0～99%可调。系统同时为后续电路提供档位驱动信号。最终的波形输出由TI公司的D/A芯片TLC7226与TLC7225共同完成，其中TLC7226用来控制每一路波形的幅度，TLC7225则输出最终波形。系统中6路波形的幅度、相位等参数由上位机下传，系统对用户的命令作相应的格式转换进而转入相应的程序段执行，输出标准信号。

　　DSP芯片选用TI公司的TMS320F206(以下简称F206)。他采用改进的哈佛结构，共有6条总线，使数据处理能力达到了最大限度。通过程序、数据空间的分离，可同时进行程序指令和数据的存取，提供了高度的并行性。F206自带的32 kB FLASH是一种可电擦除和编程的非易失性存储器，可用于存储数据或程序。本系统中作者将正弦波母表和幅度控制母表都烧录在FLASH中，以便实时调用，可减少由于计算而引起的延时，提高系统运行速度，满足实时性要求。

　　2　系统设计

　　(1)D/A转换(幅度控制)

　　电路图如图1所示。

　　TLC7226是TI公司生产的包含4路8 b电压输出的高性能D/A转换器，在单个芯片上带有输出缓冲放大器和接口逻辑电路。4路DAC的每一路都配备各自的片内锁存。数据通过公共的8位TTL/CMOS兼容(5 V)输入口送入这些数据寄存器之一。控制输入端A0和A1决定WR变低时哪个DAC被加载。由于所有4路DAC在同一芯片上同时制造，因此在4路之间能精确一致。每一路DAC包括一个输出缓冲放大器，能提供高达5 mA的输出电流。TLC7226的内部功能框图如图2所示。

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　　TLC7225与TLC7226不同的是TLC7225片内每个转换器由一个单独的基准输入，这正好符合本系统中6路信号幅度单独可控的要求。

　　由于系统要求精度为16 b，而TLC7226和TLC7225都是8 b精度，为了解决这个问题，作者在系统中采用2路8 b输入的TLC7226构成1路16 b输入的直流模拟信号，经过LM358做为TLC7225中各路的参考电压(如图1)。

　　本系统中：

　　其中：Vref为6.95 V由LM399提供。

　　TLC7225数字输入是与TTL或CMOS电平兼容的，为使电源电流最小，一般数字输入电压的驱动应尽可能接近电源满度(VDD和DGND)。

　　此时当TLC7226的输入每增加1时，TLC7225的输出增加Vref×1/256×1/256=0.106mV，从而达到系统的0.1 mV可调的要求。