基于C8051F020多通道交流采样电路设计

杜玉宇 于 群 史青禾 吴 飞

（山东科技大学信息与电气工程学院，山东 青岛 266590）

电量的采样作为电力系统实时控制、监控、调度自动化的前提环节，毫无疑问具有重要的作用[1-2]。这些功能实现通常是基于多路信号的，因此设计一种多通道同步交流采样具有一定的实际意义。目前一般采用多个采样保持器加上多路转换开关和高速、高分辨率的模/数转换芯片构成同步采样模块。但这样的结构存在使用器件多、结构控制复杂、通道的误差大、可靠性低等缺点[3]。基于这一事实，提出了一种以内嵌MCU的高性能、多通道12位数据采集芯片C8051F020为控制核心，以顺序采样来近似实现同步采样的多通道交流采样方法。从而使整个采集电路的芯片数量大为减少，从而提高了电路的抗干扰能力和可靠性，并节约了成本。这种采样方法能够满足电力系统监控及低压配电网络微机继电保护等的需求，因此具有一定的参考价值。

1 总体设计方案

考虑到采样方法大同小异，本系统只采集三相电压、电流。系统硬件电路由前向通道电路、C8051F020处理芯片、显示电路、继电保护跳闸电路等组成。结构框图如图1所示，前向通道电路起到信号调理作用，将调理好的信号输入到ADC。数据的采集和处理由C8051F020来完成。液晶显示用于实时显示转换结果。继电保护跳闸电路用来模拟电流速断保护以验证该系统能否满足工程要求。

图1 系统结构框图

2 前向通道电路设计

C8051F020内嵌单极性ADC，输入电压要求范围为0～2.4V[4]。……