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ADE7169硬件开发(一):电压、电流采样电路

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发表于 2015-12-23 04:33 PM | 显示全部楼层 |阅读模式

为了保证得到精确的线性电能计量,电流和电压通道上的输入网络均经过精心设计,以降低噪声、维持匹配。两个通道上的抗混叠滤波器可防止因采样带来的潜在失真。

混叠效应是ADC输入信号中高于ADC采样速率一半的频率组分导致的,当频率低于采样速率的一半时会出现在采样信号之中。图3 以高于采样频率(也称为奈奎斯特频率,即409.6 kHz)一半的黑色箭头表示,该采样频率为镜像对象或折返至409.6 kHz以下。所有架构的ADC都会出现这种情况。为防止任何镜像信号出现在计量的目标频段中(从40  Hz至2 kHz),在 ADC输入端中包括了抗混叠低通滤波器。这些滤波器确保在高于采样频率的频率下至少可以提供40 dB的衰减。


一、电流采样

ADE7169提供一个差分模拟输入,用于测量电流。在参考设计上,一个分流电阻充当电流计量设备。分流电阻是以高线性度、最小相移测量电流的一种低成本方法。参考设计中配置的电流通道输入网络如下:




电流通道输入端包括一个抗混叠滤波器。该滤波器使用的电阻值和电容值分别为1 kΩ和33 nF。这些值将转折频率设为4.8 kHz,从而提供大于40 dB(500 kHz 和以上)的衰减。这种衰减水平可以确保不会产生因混叠导致的负效应。


二、电压采样

线路输入电压由一个简单的电阻-分压器网络衰减至330  mV



该网络采用一种拓扑结构,其中,电压通道与电流通道之间的相位匹配得到保留。如图5 所示,RC滤波器的转折频率由1 kΩ 电阻和33 nF电容配合确定。这是因为两个499 kΩ电阻之和远远大于1 kΩ 。
抗混叠滤波器转折频率保持为4.8 kHz,以防止出现任何混叠效应,并确保通道的匹配。由于ADE71xx/ADE75xx传递函数是线性的,只需要一个单位功率系数下的单点校准(IB),即可校准电表的增益。


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