AD7750

２００２年３月　第７卷第１期　西安邮电学院学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＸＩ’ＡＮ　ＩＮＳＴＹＩ１ＹＩ￣ＯＦ　ＰＯＳＴＳ　ＡＮＤ　ＴＥＬＥＣ０ＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　Ｍａｒ　２００２　Ｖ０ｌ＿７Ｎｏｌ　文章编号：１００７—３２６４【２００２）０１—００５６—０４　

ＡＤ７７５０乘积频率转换器及数字电度表设计　

赵晓明，王立伟　（西安邮电学院电信系，陕西西安７１００６１）　

摘要：介绍了ＡＤ７７５０度其工作原理。利用ＡＤ７７５０可以设计出数字式智能电度表。　关键词：ＡＤ７７５０；单片机；数字式智能电度表　中图分类号：ＴＭ９３３．４　文献标识码：Ａ　

引言　ＡＤＤ７７５０乘积频率转换器片内集成两个高分辨　率的∑一／ＸＡ／Ｄ转换器和必要的数字信号处理过　程。除模拟采样外，内部电路全部工作在数字域，无　论功率因数如何，都能从正弦和非正弦交流信号的瞬　时功率Ｎｇ－中，提取出实际功率的直流分量而转换成　随功率变化的输出频率在两个输出端Ｆ１、Ｆ２输出，　用于驱动计数器实现电能作功的时问累加　因此在　电度计量方面得到了实际应用。　ＡＤ７７５０的管脚图如图ｌ所示。其主要特征如下：　

图１　ＡＤ７７５０引脚图　（１）输出方式和最高输出频率可选择。选择低　频适合驱动步进电机和计数器；选择高频适合校准和　测试。　（２）带符号输入方式，输出按４象限乘法结果表　示：不带符号输入方式，无论输入正负极性如何，总是　用输出绝对值表示。　（３）反相指示器输出引脚（ＲＥＶＰ）为高电平表示　检测功率为负。加电后ＲＥＶＰ复位为零。　（４）任一通道模拟输入线形误差均优于ｏ．０５％。　１　基本电路结构和工作原理　ＡＤ７７５０的基本电路结构如图２所示。它主要包　

ｃＬＫＩＮ　Ｋ　ｎ　ＦＯｔｌＩ　Ｒ　Ｆ　

图２　ＡＤ７７５０结构框图　括两个数模转换器（ＡＤＣ）、一个数字乘法器、一个数　字频率转换器（ＤＦＧ）、基准电源（２．５±０　２５Ｖ，温漂　收稿日期：２００１—１２—０６；　作者简介：赵晓明（１９５６一），男，西安邮电学院电信系工程师。　Ｐ　ｎ　

‰　维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期　赵晓明等：，Ｍ￣７７５０乘积频率转换器及数字电度袁设计　・５７・　５０×１０　／　）和其它信号调节电路。ＡＤ７７５０输人　级为开关电容结构，在＋５Ｖ单电源情况下允许双极　性模拟输人。它有四个模拟输人端：Ｖ　、Ｖ　、、　Ｖ　、Ｖ　可组成两个差动输人或单端输人通道。　每个通道输入阻抗最小为４００ｋｎ。其中１通道差动　放大器的增益可选择１（控制端６１＝０，低电平）或１６　（６１＝１，高电平）．２通道的增益固定为２。１通道的　高通滤波器（ＨＦＰ）可以切换到信号通道（当控制端　ＡＣＤＣ＝１时，接通；当ＡＣＤＣ＝０时，切断）以消除失　调电压的影响。　输人级带有保护电路用嵌位二极管将输人过电　压限制到电源电压。输人电压额定值为±６Ｖ。　ＡＤ７７５０通过两个二阶∑一△转换器将由电压电流　传感器传递来的输人模拟量转换成数字量，电流通道　中的可编程增益级使得其与传感器接口更容易。为　了对转换器输出的量化噪声整形，ＡＤ７７５０将输人的　模拟量数字化之后立即进行低通滤波。可以让１通　道作电流通道，这样该通道中的高通滤波器能用来消　除电流信号中的直流成分，即消除了由于电流或电压　信号偏移而引起的实际功率计算误差。这样当两路　模拟输人信号经过滤波处理，将两个数字量相乘后再　送入ＤＦＣ。它将１６位数字量转换成同步脉冲串，其　频率与两个瞬时模拟输入信号的乘积成正比。　ＡＤ７７５０的工作原理如图３所示。其中高通滤波器　

圈３实际功率计算　（ＨＰＦ）的作用是为了消除输出端可能出现的直流偏　移量，以消除直流偏移引起的功率误差。通道２为电　压信号通道，电压信号经缓冲电路直接进行数模转　换。两通道的数字信号经乘法器后得到瞬时实际功　率Ｐ（ｔ）。低通滤波器（ＬＰＦ）是为了提取实际功率成　分（也就是直流成分）。显然，ＡＤ７７５０能够正确的计　算出正弦（非正弦）电流和电压信号在任意功率因数　下的实际功率。ＡＤ７７５０的低频输出由积累实际功　率得到。低频意味着输出脉冲之问有着较长的积累　时间。因而输出频率与实际平均功率成正比。该实　际平均功率信号可依次积累（例如用一个计数器）得　到总的实际电能信息。Ｆｏｕｔ端可用作系统的校准调　节。　２基本电度表的实现　

ＡＤ７７５０主要用于功率测量　典型的功率计需　要测量两个参数：相电压和相电流。相电压可以通过　电阻分压器或电压变压器来测量；电流可以通过分流　电阻器、电流变压器或霍尔效应器件来测量。由于该　系统要求在采样过程中不能产生额外相位差，所以最　简单的电流传感器是一个电阻或分流器，通过分流器　的电压与电流成正比。　因为ＡＤ７７５０的输人级使用∑一△ＡＤＣ，所以其　４个差动输入端的每一端如图４所示都有一个ＲＣ抗　混频滤波器。应当指出，即使输人端Ｖ　无用，为　了匹配，此输入端也要加入一个抗混叠滤波器。可以　将ＡＤ７７５０产生的低频不重叠输出脉冲驱动一个计　数器来测量和显示所使用的功率，实现功率的数字化　计量　

凹　Ｚ　

圈４数字电度表的简化实现方案　３几点说明　

３．１理论依据　交流电的功率描述通常有瞬间功率和平均功率　平均功率是真正有意义的功率。其计算式为：　Ｐ＝１／Ｔｆｐ（ｔ）ｄｔ＝１／Ｔｆ　ｖ（ｔ）ｉ（ｔ）ｄｔ　离散化后得：Ｐ＝１／Ｔ∑ｖ（ｔ　）ｉ（ｔ　）△ｔ．

　维普资讯 http://www.cqvip.com ５８　西安邮电　学院学报　当Ｔ－￣＝ｊＡｔ，一定时得：Ｐ＝ＫＥ　Ｖ（ｔｉ）ｉ（ｔ。）　由上式看出，只要采集到每一时刻的电压值和与　之对应的电流值，通过计算便得到功率和电能。　３．２有关功率因数的考虑　即使电流和电压不同相，从瞬时功率信号中提取　实际功率信息的方法（即通过低通滤波器）仍然有　效。图５表出电流信号滞后电压６０ａ（ｃ０８　＝０　５）的　渡形图。若假定电压电流为正弦量，则瞬时功率为：　Ｐ（　）＝Ｖｃｏｓ（∞‘）×Ｉｃｏｓ（∞ｆ一６０。）　ｐ…一　！　：）　！　＝　：）＿＿　

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图５通道偏移对实际功率计算的影响　可见实际功率将由瞬时功率信号的直流成分而定。　３．３非正弦波形　由ＡＤ７７５０构成的功率表也可用于非正弦电压　电流情况下功率计量。实际上，所有电压和电流的波　

电压信号　电流信号　形中均有一些谐波成分，用傅里叶方法，可将瞬时电　压和电流渡形表示成：　（ｆ）＝Ｖｏ＋　×∑　×ｓｉｎ（ｈ￣ｏｔ　）　ｈ　ｕ　ｆ（ｆ）＝Ｉｏ＋／Ｙ×∑　×ｓｉｎ（ｈｏｎ＋　）　不难得出其实际功率为基波实际功率Ｐ　和谐波实际　功率　之和　Ｐ＝ＰＪ＋Ｐ　＝　×　ｃｏ　ｌ＋　×，＾ｃｏ　＾　０　其中：　Ｊ　，＋卢，　＝　一　由前面ＡＤ７７５０对正弦量功率计量的有效性讨　论知，ＡＤ７７５０也适用于非正弦量电流和电压功率的　计量。只是要注意这时对ＡＤ７７５０的带宽有一定要　求。　３　４输入范围　确定每个通道的输人范围，须考虑：　（１）相对地单输人电压不能超过±ｉｖ（Ｇ＝１）　（２）加到ＡＤＣ的差动输人电压不能超过±２ｖ。　３．５输出频率　为了驱动计数器，可采用低频输出方式。Ｆ１和　Ｆ２是两个负脉冲串，脉宽均为２７５ｍｓ，其最高输出频　率可由Ｆｓ、ｓ１和ｓ２输人控制信号设置。　３　６相位补偿　１通道设有ＨＰＦ是为了消除１通道的失调电压，　以保证交流功率测量精度。然而，ＨＰＦ伴随出现相　位超前：９０一ａｒｅｔａｎ（ｆ／２．１２５），其中，是相电压频率。　在５０Ｈｚ相电压频率下，１通道（电流）与２通道（电　压）之间的相位差为２．４３。为了对其进行补偿，应在　１通道引人相位滞后电路。　有关数字式智能卡电表的设计方案，由于篇幅所　限，本文仅给出原理框图，如图６所示。　

图６　１Ｃ卡智能电度表原理图　维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期　赵晓明等：ＡＤ７７５０乘积频率转换嚣及教字电度表设计　・５９・　

参考文献　［１：Ａｎａｌｏｎｇ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　ｌｎｃ　ＡＤ７７５０　Ｐｒｏｄｕｃｔ—ｔｏ—Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　Ｄａｔａ　Ｓｈｅｅｌ　１９９７　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ＡＤ７７５０　Ｐｒｏｄｕｃｔ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｄｉｇｔａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｋｉｌｏ　Ｗａｔｔ—ｈｏｕｒ　ｍｅ“　ＺＨＡＯ　Ｘｉａｏ—ｍｉｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｌｉ—ｗｅｉ　

（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　０，Ｔｅｌｅｃｏｍｒｒａｚｒｄｃａ￣ｉｏｎｓ，　’ｏｒ＊Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＰｏｓｔｓ　ａｎｄ　Ｔｅｌｅｃｏ￣ｚａｔｉｏｎｓ，Ｘｉ’ｄｎ　Ｓｈｃｍｎｘｉ　７１００６１，Ｃｈ／ｎａ）　Ａｂｓｔａｄ－Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ＡＤ７７５０　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｋｉｌｏ　ｗａｔｔｈｏｕｒ　ｍｅ—　ｔｅｒ　ｍａｙ　ｂｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｂｙ　ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ＡＤ７７５０　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＤ７７５０；ｓｉｎ。ｇｋ　ｃｈｉｐ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｋｉｌｏｗａｔｔｈｏｕｒ　ｍｅｔｅｒ．　

，　一　……一　’…　…一＝…　…一　…一　…　一…　……一　…　一一…　１．　：　关于加强重点学科建设的几点思考　

１高等学校重点学科必须具备以下四项基本条件：（１）对学科的发展有重点的示范作用　（２）学术力量较强；（３）学科水平较高；（４）学术环境较好。　２研究方向是学科的龙头。研究方向的选择最关键的一条，就是要有助于形成自己的学　ｊ　科特色和优势。依据自身的特点与实力确定合适的研究方向，是培养高质量人才和做出高水　平成果的保证，也是学校学术水平和办学特色的一个集中表现。研究方向的选择首先应通过　－　公开论证、调查分析、学术交流等途径了解本学科领域国际国内的研究现状与趋势，估价本学　科点的水平与所处的地位，找准本学科点在全国阿行棋盘上的准确位置。校级以上的重点学　ｌ　科必须形成三个以上相对稳定、特色突出、优势明显的主要研究方向。　３学术梯队是重点学科的组织保证，也是学科能否持续发展的关键。梯队成员的年龄配　ｊ　备要力求使之呈现承接有序的最佳状态，比较合理的结构是老中青相结合。老中青的比例以　：　ｌ：２：３为宜，大致呈三角形或梯形结构。学术梯从建设的关键在于选择和造就学术带头人。　－　４必要的科研实验设备和丰富的情报图书资料是培养人才、进行科学研究的基础。重点　学科的资金应首先用于能够占领该学科发晨制高点的项目上，用于能在近期取得明显进展的　ｌ　研究领域和方向上。　５自检评估制度是重点学科建设的保证。要建立一套科学、规范、操作性强的学科评估指　ｊ　标体系。此体系应包括：学科发展方向、学科水平、学位授予权、科研规模、科研成果、教学水　＝　平、学术交流情况、学术梯队等。　

（研究生办公室高向鹏）

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