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數據采集器模擬電路自檢測技術的研究

2013-03-08

數據采集器模擬部分自檢測原理 數據采集器模擬部分的結構和易發(fā)故障分析數據采集器是對多路模擬電壓信號進行測量、轉換的電子設備,是模擬、數字電路的混合產品。其模擬部分的基本組成可分為:多路開關、可編程放大器(PGA)、共模抑制電路、低通濾波電路和A/D轉換等幾個部分。

其中可編程放大器容易出現的故障有零點漂移、增益誤差、共模抑制比下降等。隨著時間和工作環(huán)境的變化,電路元件自身的一些特性也會發(fā)生變化,可能導致上述故障的出現,而這些故障對數據采集器的測量精度會造成很大影響。濾波器的元件參數變化會導致濾波器頻率特性發(fā)生變化,同時在時域上也會對電路的建起時間產生不利的影響,從而影響了數據采集的精度。因此為了保證測量數據的精度應及時對這些故障進行檢測。下面對典型數據采集器中用到的PGA、共模抑制電路和低通濾波器進行分析,按功能模塊提出了測量原理和測量方案。為了減少對被測電路的影響,測試向量在多路開關輸入端注入。由于多故障情況較為復雜,本文只討論單故障情形。圖2為典型的數據采集器模擬部分的原理圖。

當R1變化時,由于R1不處于分母位置,由上述公式計算可知2,5,10倍增益相對誤差相等。而R4變化時,由上述公式計算可知三檔增益相對誤差不等。由此,只要測量出PGA的四檔實際增益,根據各檔的增益誤差,就可以分析出是否有電阻出現故障,以及出現故障的電阻是哪個。如果R2故障,那么在2倍增益時實際增益大于標準值2,在5倍增益時就會小于標準值;或者在2倍增益時實際增益小于標準值,在5倍增益時就會大于標準值。R3故障時,5倍和10倍增益時的實際增益與標準增益的大小關系相反。R1和R4故障時除1倍以外的增益均大于或小于標準值,但是R4故障時各檔增益相對誤差不等,而R1故障時相等。表1列出了對該PGA進行PSpice仿真獲得的8組增益相對誤差。增益是采用端點法計算獲得,端點選取為滿量程10%和90%的點。

根據數據采集器的總體設計要求PGA的增益相對誤差不應超過0.2%,否則認為是故障狀態(tài)。表1中R1變化2%時.2,5,10倍增益的相對誤差變化達到0.5%,不僅誤差的符號相同,且三檔增益相對誤差相等,這種情況可判斷為R1故障。R2變化2%時,2,5,10倍增益的相對誤差絕對值達到0.3%,2倍和5倍增益的相對誤差符號相反,這種情況可判斷為R2故障。R3變化2%時,5倍增益的相對誤差達到0.4%,2,10倍增益的相對誤差為0.1%,5倍和10倍增益的相對誤差符號相反,這種情況可以判斷為R3故障。R4變化2%時,2,5,10倍增益的相對誤差均超過0.2%,誤差的符號相反,但是誤差大小變化,這種情況可以判斷為R4故障。來源:電能質量分析儀 http://rengken.cn/
 

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