頻率采樣電路

① 采樣保持電路的技術指標

采樣保持電路有采樣和保持兩種工作狀態，這兩種工作狀態對於電路的性能，整個A/D轉換部分性能都有很大的影響。在這兩種不同的模式下，電路的特點也有一定的差別，下面根據采樣保持電路兩種不同的工作狀態來分析其主要技術指標。
1）采樣狀態下的主要技術指標
偏移電壓，是指在采樣模式下，當輸入端電壓為零時，輸出端的輸出電壓值。為了保證A/D轉化晶元能夠准確地采樣，偏移電壓的值應當滿足式(1)
-最大變化頻率，是指在采樣模式下，輸出電壓最高的變化頻率。這個頻率值受到保持電容容值大小的影響，對系統的工作頻率有一定的限製作用。
2）保持狀態下的主要技術指標
降壓速率，是指在保持模式下，輸出端的輸出電壓值隨輸入時間變化的速率。降壓速率滿足式(2)
-饋通衰減量，是指在保持模式下，輸入信號的電壓值到經過采樣保持電路後，在輸出端輸出時的減少量。為了使A/D晶元能夠准確地采樣出信號，饋通衰減量小於A/D晶元的最低有效位LSB的1/2。
3）狀態轉換時的主要技術指標
采樣時間，是指當電路由保持狀態切換為采樣狀態時，獲取輸入信號電壓值所需的最大時間。 孔徑延時，是指當電路由采樣狀態變為保持狀態時，電容由充電開始，到電壓穩定所經歷的時間。孔徑延遲是一個十分重要的技術指標，其直接影響著采樣的速率和精確度。
4） 影響采樣保持電路性能的主要因素
一個簡化的采樣保持電路模型如圖所示
簡化的采樣保持電路模型
由簡化了的采樣電路模型可以看出，一個采樣保持電路由輸入、輸出埠，切換開關以及保持電容等幾個部分組成。因此，對其性能的影響也主要體現在以下幾個方面： 首先，保持電容的容值。采樣保持電路的保持電容值要根據實際應用綜合考慮。如果容值較小，那麼采樣過程中電容的充電時間就較短，就能夠較好地跟蹤變化頻率較高的信號，對前面提到的采樣狀態下的主要技術指標最大變化頻率有很好的提高。但是，較小的容值會使電路在保持狀態時放電較快，使得保持狀態下的降壓速率加大，從而影響系統的采樣精度。因此，在實際的設計過程中，要結合系統要求，對保持電容的容值進行模擬優化，達到最佳效果。 輸入輸出端電阻值。輸入輸出端電阻值對電路性能的影響和保持電容的容值的影響一樣，都是基於對電路充放電時間的長短來考慮的。一般情況下，我們希望輸入端電阻值越小越好，這樣在采樣狀態下，電容能夠較快速地充電；我們也希望輸出端所接電阻值越大越好，這樣開關斷開電路進入保持狀態使系統放電較慢，進而降壓速率降低，提高系統采樣精度。 采樣保持狀態切換開關。切換開關的性能也對整個電路有著十分重要的影響。切換開關的導通和關斷速度直接影響著采樣保持電路的精度。如果開關的切換速度較慢，電路就不能在所需的時間切換到采樣或者保持狀態，進而無法滿足系統對所接收的信號進行取樣的要求，使采樣到的信號失真。另外，切換開關本身也有孔徑延時，孔徑抖動的問題，這些都對電路性能有一定的影響。 結合上述分析，在設計采樣保持電路時，一般在輸出端接一個由集成運放構成的信號跟隨器。由於運放的輸入電阻一般較高，這樣電容放電時間較短。在電容的輸入端，也可以接集成運放，利用其輸出電阻較小的特性，加快充電時間。在切換開關的選取上，盡量選擇切換時間短，孔徑延遲和孔徑抖動都比較小的開關，這樣才能保證采樣保持電容的性能指標，進而提升系統的采樣准確度。對於保持電容的選取，要利用模擬設計軟體，對多種容值進行分析設計，達到采樣和保持時性能的折中點，滿足系統的設計要求。

② ADC晶元對頻率為f0的信號直接采樣轉換而不需要采樣保持電路 要求ADC的采樣頻率至少是多大

根據奈奎斯特准則，至少是2倍f0。
通用是5-10倍。

你要峰值也要保證能在出現峰值的時候採集到，如果不能滿足奈奎斯特准則，出現峰值的時候你也有可能採集不到。

③ 采樣保持電路在輸入模擬信號頻率很低時是否必要在頻率很高時呢為什麼

取決於采樣頻率和信抄號頻率的比例，襲如果采樣頻率遠高於信號頻率則可不用，若采樣頻率接近信號頻率就必須使用。但如果要測量環路的暫態特性，由於其通常包含尖峰等短脈沖，也需要采樣保持。就是說只要在一個采樣周期里信號幅度變化很小就可省去采樣保持

④ 原題：被測信號為頻率1K，Vpp=0.01V—4V的正弦波，使用STM32的AD進行采樣。請設計相關電路

用電阻分壓，輸入再加一個電容濾波就可以了。這個頻率很低的，很容易採集，STM32有M級的AD啊。這個信號才k級。

⑤ 頻率采樣電路原理

用盡可能高的頻率採集信號，做FFT可以得到頻譜。

⑥ 電壓信號采樣電路的設計

電壓信號采樣電路的設計：

電壓采樣電路：電壓輸入通道也為差分電內路，V2N引腳連容接到電阻分壓電路的分壓點上，V2P接地。

電壓輸入通道的采樣信號是通過衰減線電壓得到的，其中R11、R13、R47~R49、R55、R60、R75～R78、R80、R81為校驗衰減網路，通過短接跳線S5至S13可將采樣 信號調節到需要的采樣值上，當電能表為基本電流時，電壓采樣值為174.2mV，為了允 許分流器的容差和片內基準源8％的誤差，衰減校驗網路應該允許至少30％的校驗范圍，根據圖6的參數，其調節范圍為168.9 mV～250 mV，完全滿足了調節的需要。這個衰減網路的-3dB頻率是由R80和C33決定的，R54、R73、R74確保了這一點，即使全部跳線都接通，R54、R73、R74的電阻值仍遠遠大於R80。 R80和C33的選取要和電流采樣通道的R57、C21匹配，這樣才能保證兩個通道的相位進行適當的匹配，消除相位失調帶來的誤差影響。

⑦ 在對模擬信號的採集過程中，低通濾波電路的截止頻率要怎麼確定

根據采樣定理，一般選用截止頻率為採集頻率的五分之一；這是從兩方面考慮的：1、輸出紋波；2動態響應速度。如果截止頻率很低的話，動態響應會非常慢，這是兩個互相制約的條件，要找到一個折中點。

⑧ 數字電路課程設計頻率採集電路原理圖

計數電路，控制電路，顯示電路，（自動控制電路），這些差不多，具體自己找個

⑨ 怎麼做一個高精度采樣電路

高精度采復樣電路的主要指制標：
1、高信噪比，雜訊遠遠小於信號
2、足夠的帶寬，優良的頻響特性，信號不失真
3、采樣頻率高於奈奎施特采樣定律規定的頻率，即信號帶寬的2倍以上，工程應用建議5倍以上
4、高解析度的AD轉換器
5、良好的電磁兼容性

⑩ 哪些電能晶元檢測采樣電流的頻率快

基於電能計量晶元CS5463A
的電子式電能表的設計
摘要：針對目前應用需求設計了一款新型多功能電子式電能表。本文主要介紹該電能表的主要功能以及
所採用的電能計量晶元CS5463A的特性、工作原理以及在電子式電能表中的應用電路，最後介紹了CS5463A
晶元通訊介面的實現。
Abstract Aim at the currently need of the multi-function Watt-hour meter,a new multi-function Watt-hour meter
was designed.This paper introces the main function of the Watt-hour meter and the functional speciality,working
principle and application electric circuit of its used energy IC CS5463A.This paper finally introces the realization of
the communication interface of CS5463A.
關鍵詞：電子式電能表專用晶元CS5463A電量測量SPI匯流排
Key words:Electronic Watt-hour meter ASIC CS5463A Measure energy SPI bus
1、引言
電能計量作為計量工作的一個重要組成部分，是
電力企業生產經營管理及電網安全運行的重要環節，
其技術水平不僅事關電力工業的發展和電力企業的形
象，而且影響電能貿易結算的公平、公正和准確、可
靠，關繫到電力企業、廣大電力用戶的利益。
近年來，電子式電能表在國際、國內得到了迅速
推廣。國外許多IC（Integratecircuit）廠家不失時機的
推出了各種電子式電能表專用晶元。目前國內較為常
本文基於電能計量晶元CS5463A設計了一種電子
式多功能電能表。該表可計量正反向有功電能、正反
向無功電能、四象限無功電能；能夠測量A、B、C各
相電壓、電流、視在功率、有功功率、無功功率、功
率因數、相角、頻率；計量正反向有功需量及8費率
分時需量；能分時計量最多8費率的電能量及需量數
據；計量變壓器銅損、鐵損；具有電能凍結功能、顯
示與抄表功能、監控與事件記錄功能、自檢功能、負
荷曲線記錄功能、許可權與安全管理功能、IC卡參數設
置功能；具有兩路獨立的RS485通信介面，一路紅外
光通信介面。
2多功能電子電能表的設計
本文所設計的多功能電子式電能表原理框圖如圖
1所示。該電能表由電流互感器、專業電能計量晶元
CS5463A、計量微處理器、管理微處理器、實時時鍾、
數據介面設備（如通信介面、IC卡介面）和人機介面
設備組成（如按鈕、LCD顯示）。
電網電壓經過電壓分壓電路轉換成小電壓信號輸
入到CS5463A的電壓通道輸入腳，電網電流經過電流
互感器轉換成電流小信號，再通過電流采樣電路得到
小電壓信號輸入到晶元的電流通道輸入腳。CS5463A
將轉換後得到的信號進行數字處理並計算測得電網電
壓、電流、功率等數據，再通過一個SPI口與計量微
處理器進行通信，將測量到的數據傳輸到計量微處理
器進行處理，如計算功率因數角、頻率；判斷有功無
功功率方向、電壓是否逆相序；進行數制轉換等。
計量微處理器與管理微處理器也是通過一個SPI
口進行通信，計量微處理器將以上數據處理結果傳到
管理微處理器進行一系列功能實現，如電量累加、最
大需量計算、監控與事件記錄等功能。
引導」的特點使CS5463A能獨自工作，在系統上電後
自動初始化。在自引導模式中，CS5463A從一個外部
EEPROM中讀取校準數據和啟動指令。它內部帶有溫
度感測器，具有溫度誤差補償、電壓下降檢測、相位
補償等功能。
3.2 CS5463A的工作原理
CS5463A的XOUT、XIN為晶振輸入輸出腳，為
系統提供時鍾，也可以通過XIN引入外部時鍾；SCLK
為串列通信的時鍾信號；SDO、SDI為串列通信的輸
出輸入腳；VIN+、VIN-為電壓通道的輸入引腳；IIN+、
IIN-為電流通道的輸入引腳；PFMON為電壓下降檢測
腳。
CS5463A是具有功率計算引擎和電能-脈沖轉換
功能的雙聲道ADC。電壓通道輸入引腳VIN±兩端輸
入電壓信號，經10倍增益放大器放大，再通過二階
調制器數字化；同時，電流通道輸入引腳IIN±兩端
輸入電壓信號。為適應不同電平的輸入電壓，電流通
道集成有增益可編程放大器（PGA），使輸入電平滿量
程可選擇為±250mVrms或±50mVrms。通道數據再通
3.3 CS5463A的外部引腳電路
圖2為CS5463A的典型應用電路圖。電網電壓經
過電壓采樣電路得到小電壓信號輸入到CS5463A的電
壓通道輸入引腳。電壓采樣電路由R205、R206、R207、
R208、C205組成。電壓采樣電路由精密電阻網路及濾
波電容組成。為了保證精度，采樣電阻全部採用高穩
定度的精密電阻，誤差為25ppm。電流互感器的電流
信號經過電流采樣電路將電流信號轉換為小電壓信號
輸入到CS5463A的電流通道輸入引腳。電流采樣電路
由R213、R201、R202、R203、R204、C207、C210、R209、
C206組成。C205、C207、C210起濾除高頻諧波分量
的作用；R209、C206起濾波和抗混疊的作用；D201、
D203為輸入保護器件，防止由於輸入電壓過高而造成
CS5463A的損壞。】
SDO輸出將保持高阻抗；SCLK是控制數據輸出AD轉
換器或輸入AD轉換器的串列位時鍾，在SCLK的電
平轉換能被埠識別之前，CS必須被置為邏輯0，為
了和光耦合器相匹配，SCLK的輸入端集成了一個施
密特觸發器，以允許使用上升和下降時間較長的光電
耦合器直接驅動管腳。
另外，SDO具有吸收和輸出5mA電流的能力，可
以直接驅動光電耦合器的LED，在吸收或輸出5mA電
流時，SDO的驅動電壓損失小於400mA。
一次數據的傳輸總是從向串口（SDI腳）發送有
效的8位命令（MSB位先）開始的。需要注意的是有
些命令的執行需要使用變換次數寄存器和配置寄存器
中的信息，首先向這些寄存器寫入正確的信息對於這
類命令很重要的。當命令中包括寫入操作時，在下面
24個SCLK周期內串口將持續從SDI腳讀入串列數據
（MSB位先）。當發送讀取命令時，串口將根據發出的
命令在下面的8、16或24個SCLK周期從SDO管腳上
串列輸出寄存器內容。當讀取寄存器數據時，允許微
控制器發出新的命令，新的命令將立即被執行並可能
結束寄存器的讀取。在數據從SDO口移出時，在SDI
上出現的SYNC0命令（NOP）應當被禁止。
本文使用CS5463A設計的電子式多功能電能表性
能穩定、功能豐富，可用於發電廠、變電站、各種企
事業單位有功、無功電量計量。它是新一代電子式電
能表的代表，有著非常廣闊的應用前景。
參考文獻
1 CS6463A計量晶元用戶使用手冊.
2三菱單片機M16C/62P Group用戶使用手冊.
3日立單片機H8/3827用戶手冊.
4李曉軒.電子式電度表單晶元片上系統CS5460.電測
與儀表，1999，11.
5胡偉編著.單片機C語言程序設計及應用實例.人民郵
電出版社.