集成电路分析与设计范文

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三相全桥单芯片变换器集成电路TPD4104K

CCD图像传感器在军用武器装备中的应用

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一种高精度反激式DC/DC电源的设计

电气测试中地线干扰及接地设计

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电动机适用的驱动集成电路

产品数据管理系统的应用

企业成功实施ERP系统的关键因素

集成电路分析与设计范文篇2

【关键词】电力系统及其自动化；配电网；数据采集；一体化

随着供电业业务管理不断发展的要求，目前国内县级供电企业建设了配网自动化、调度自动化、营销等系统，这些系统不能提供全面的电网数据，对管理决策起不到实质的帮助作用。为了便于管理者决策，又开发出了新的系统，新的系统有助于管理者的决策，但具有周期长、投资大、经济效益差等不足。为了适应智能配电网发展需要，又能降低投资、满足信息化发展需求，本文构建了一种基于“统一采集、分布应用”的数据采集平台方案。

一、一体化数据采集平台的功能

1、专用系统基本功能

针对以往配电网应用系统建设中存在的问题，在大量认真调研的基础上，提出一种小型县级配电网应用系统建设改进方案：建立一个一体化数据采集前置处理平台，配电网各类应用终端采集来的数据统一收录在这个平台上，在前置系统进行解码处理，处理后的数据向各应用系统的服务器分发。该平台可以实现配电网的实时监测、电压质量统计，停限电情况统计，线损率核算“三率”的综合监管，对配电网实行全面的监测。此外，该平台还具有配电网数据采集与处理、状态监视、历史数据管理、事件管理、故障定位、动态拓扑、运行工况可视化监视、线路供电能力可视化、系统接线图、电压质量监测、无功电压考核、停电统计等系统基本功能。

一体化数据采集平台集把调度自动化、电能计量自动化等各类实时数据进行集成，MDB将这些集成数据有效组织起来，这些数据确保多种实时类型的综合应用，及电网运行信息的综合展示和单一系统难以完成的综合应用。该系统还可以整合基础应用及高级应用。例如：在同一电网接线图上可同时展现变电站自动化、电能表和配网状态信息，便于综合比较和分析等，结合地理信息系统（GIS）提供的拓扑信息，实现10kV配电线路状态监视等功能。

2、专用系统不具备的功能

线损率在线计算分析功能，包括指标统计和线损分析，主要对线损数据进行分类统计和分析。例如以组为单位对每台公用变查询其供电量、售电量和线损情况。

数据平台采集了关口表、配变台区、低压客户同一时刻的计量数据，核算的线路、台区线损率真实可靠，可以真正反映管理和技术方面存在的问题。通过系统，不但可以分类查阅任一线路的线损数据，还支持多组数据的对比分析，能直接的反应线路线损状况，便于线损管理。例如进行指标对比，将线路数据与在指标管理中设置的相应指标进行对比，百分率超过标准则以红色标出，直接反映线路指标状况。

抄表与核算分离造成工作效率的降低，电力的专门部门管理一体化数据采集平台，采集来的原始数据存入历史库，然后提供给相关应用系统进，自动化的控制避免了抄表和核算长期分离的现象，业务人员不必进行繁琐数据的调整，也起到了监管的作用。

数据平台能自动统计以客户为单位的停限电范围、时间、数量、少供电量等，计算供电可靠性指标，按统计周期自动生成报表，实现了高效的精细化管理。

对采集数据进行比对、统计分析，可以发现用电异常。如同一测量点不同采集方式的采集数据比对或实时数据和历史数据的比对，发现功率超差、电能量超差、负荷超容量等用电异常，记录异常信息；对现场设备运行工况进行监测，发现用电异常。如计量柜门、TA/TV回路、表计状态等，发现异常，记录异常信息；用采集到的历史数据分析用电规律，与当前用电情况进行比对分析，分析异常，记录异常信息；发现异常后，启动异常处理流程，将异常信息通过接口传送到相关职能部门。

二、一体化数据采集平台的优势

1、新的特色功能

作为业务部门管理报表和分析数据的平台具有使用客户端工具，可快速有效地提取电网运行实时数据，生成各种报表，结合业务需求可开发丰富的数据分析等功能。

应用平台实时数据库提供的工具，可方便地进行各类分析，全网电压与无功补偿、变压器油温与负荷关系、全网与分区负荷特性，及全网电容器运行状态、变压器运行状态、母线电压集中监测等独特的专用系统不便完成的功能；同时，利用平台保存的历史数据，可以查询到任意对象任意时刻的运行数据、任意对象任意时段的最大值、最小值及平均值，以及任意时刻的历史断面，并可导出报表，实现电网运行数据的“全息”保存和查询，弥补专业系统只能查询指定时刻数据的缺憾。

2、在线监测系统的主站或接入平台

系统可作为变压器设备油气监测、变电站蓄电池在线监测、线路温度监测等设备在线监测的“主站”系统或接入平台。同时，结合变压器负荷数据可实现完善的变压器设备在线监测功能，结合线路负荷实时数据可实时分析线路的传输容量，便于设备状态的在线监视和综合分析，进而可实现设备的状态检修等应用。

3、配电网一体化的平台和模型中心

一体化数据采集平台收集了大量的数据，包括调度自动化、配电网自动化和GIS等系统的实时数据和模型数据，整合数据能够建立配电网一体化的数据采集平台和模型中心，对数据和模型进行统一化的网络管理；这种符合CIM标准的电网一体化模型具有很强的广泛性，另外的系统也可以利用。

一体化数据采集平台可以监测配网信息，实现了管理的自动化，可测查线路、负荷开关、配变台区等各测量点的实时运行情况，全方位管理现有的各类配网设备；能方便地配合实施智能配电网的高级应用，为全网、局部区域电网优化运行分析与控制提供决策依据，同时能够及时发现、及时处理用户异常用电行为，减少电线的线路，走精细化的管理道路。

三、结语

数据平台是一个服务于高级应用的基础平台，后续的方向是基于此系统的GIS设备台账管理系统、营业管理系统、配电网故障自愈系统等高级应用系统的开发。一体化数据平台在电力中的运用，提高了配电网管理的水平，减少了停电的时间，提高了电压的稳定量，降低线路损耗，不仅给电业部门带来大量的经济效益，而且社会效益明显，是一个前景广阔的运用平台。

参考文献

[1]邵亚波，黄备.智慧之光耀万家――宁波鄞州供电局农网智能化试点项目建设侧记[J].农村电气化，2012，3：11～13.

集成电路分析与设计范文

关键词：DSP；频谱分析；模数转换；FFT；FFTLibrary

中图分类号：TP393.1文献标识码：A

1引言

频谱分析主要就是将时域信号转化为频域进行处理，一般要求使用时窗技术，如快速傅氏变换（FFT）、离散傅氏变换（DFT）等[1]。利用频谱分析仪不但能够快速准确地显示信号频谱、提供大的测量动态范围，而且能够利用其所具有的各种测试功能对信号频率、电平、信号频谱纯度及抗干扰特性进行分析。在DSP芯片出现之前，频谱分析的实现是依靠模拟滤波的方法来完成的，数字器件和计算方法的问世大大改变了频谱分析技术。数字化频谱仪属于非扫描式，是以数字滤波器和快速傅里叶变换为基础构成[2-3]。

本文设计了一种基于TMS320F2812型DSP的多通道信号频谱分析系统。该系统以32位定点TMS320F2812型DSP作为数据处理和控制核心[4]，并通过A/D采集、液晶显示等电路的控制，组成了具有数据采集、实时数据处理和频谱显示功能的硬件平台，在该平台上实现数字化的频谱分析系统；使用FFT技术对多种信号的频谱分析，调用TI公司提供以TMS320C28x系列芯片为基础的C28x快速傅立叶变换库FFTLibrary，大大提高代码的执行效率和系统的实时性。

2系统硬件设计

2.1系统总体设计

系统主要由信号输入模块、模数转换模块和数据处理显示模块三大部分组成，如图1所示。系统以TMS320F2812芯片为核心，构建DSP最小系统，并在此基础上扩展信号隔离和滤波电路、A/D采集电路、液晶显示电路、SCI接口电路等。由DSP芯片控制数据采集、处理和传输，传感器信号经过调理电路调理后进入A/D芯片进行转换，转换后的数据由DSP芯片控制读入并进行实时滤波预处理，将处理后数据的存入Flash存储器，并将分析结果通过RS232接口传送到上位机。

2.2系统实现

2.2.1信号调理电路设计

在设计A/D采样电路时，应在输入信号前端加一个低通的模拟滤波器，即抗混叠滤波器，其作用就是掉滤除高于0.5倍采样频率的无用的高频分量，以减少频谱混叠。设计中考虑到MAX1304的有效输入电压范围为0～+5V，而传感器输出电压为0～+0.5mV，因此选用了高精度运算放大器芯片AD744A设计了一个10倍的运放电路，将测量信号放大到+5V处，以减少A/D芯片的采样误差，并在运放电路之后根据抗混叠原理设计了一个截止频率为1kHz有源二阶低通滤波器。同时，为防止电压过高，烧坏A/D芯片，在放大滤波电路后追加了一个限幅电路，以保证芯片的安全性。

2.2.2A/D转换设计

通过综合考虑采样精度、转换时间及采样通道数等因素，A/D转换器选用MAXIM公司推出的可编程12位精度串行输出模数转换芯片MAX1304。MAX1304具有8路模拟通道输入，能在1.98μs内完成8个通道的转换，8个通道转换时每通道吞吐率为456ksps，并可接受数字输入分别激活每一路通道。MAX1304的电压输入为单极性，范围为0～+5V，并具有±6V的故障保护，为电路提供了很好的安全屏障。MAX1304的基准电压具有内部和外部两种基准模式，时钟可选择内部或外部时钟，使得在设计电路时有了很大的灵活性[4]。图2为A/D转换模块电路原理图，采用内部时钟和内部电压基准。MAX1304的另一个优点是数字电源DVDD可以接+2.7V至+5.25V，而数字端接口的高电平为（DVDD+0.3）V。所以，当如图所示DVDD接3V时，数字端输出引脚满足3.3VTTL电压标准，可直接与DSP芯片的I/O口相连，而不需要电压转换芯片。

2.2.3其它电路设计

除上述信号调理电路和A/D转换电路外，还有LCD显示电路、F2812最小系统、RS232通讯电路等，这些功能模块已经有经典电路可以参考，在此不再赘述。

3系统软件设计

3.1软件设计思路

软件设计部分主要包含系统初始化、数据采集、FFT分析、结果显示和上传，如图3所示。DSP上电初始化后，初始化MAX1304为多通道并行采样方式，定义DSP系统定时器time0，设置A/D采样频率为4kHz，启动A/D采样。通过中断标志位flag，等待A/D_eolc引脚信号跳变，当A/D_eolc为0时，一次采样转化结束。DSP将采样的数字信号读到数据缓存A/D_data[i]中。读取完毕后，判断缓存区中数据量是否达到所需的数据组数，若否则继续等待下一次的数据的读取；若是则暂停启动A/D采样的定时器，调用FFT分析函数，并将分析的结果显示在LCD上，同时通过SCI模块发送到上位机。

由输入数据的采样率为4kHz可知，图5的频率分辨率是4kHz/128=0.03125kHz。即两个点间的间隔是31.25Hz。两个峰值点分别出现在第9个和第17个点，即间隔分别是8和16。所以分别有31.25×8=250Hz和31.25×16=500Hz，可见结果完全正确，验证了本方案的有效性。

5结束语

本文介绍了一种基于TMS320F2812型DSP的实时信号频谱分析系统的设计方案，着重阐述了FFTLibrary函数库在频谱分析方面的应用。FFTLibrary函数库由于采用汇编语言编写，运算速度很快，此函数库极大提高软件开发的速度；FFTLibrary函数库提供多种不同点数的计算模块，可根据频率分辨的要求可灵活选择FFT计算模块。本频谱分析系统已经借助仿真器及DSP的集成开发环境调试通过，系统能够完成数字化的频谱分析，且满足实时性的要求，可以实现快速的测量和传输，为进一步实现实时数据处理和整个控制系统设计提供了一定的基础。

参考文献

[1]方勇.基于嵌入式的频谱分析仪的研究与设计[D].西安：西安电子科技大学，2011.

[2]卜红霞，胡永杰，齐炎炎，等.基于DSP的频谱分析系统的设计与实现[J].微计算机信息，2008，24（7）：208-209，256.

[3]杜治芸，王巍.基于DSP的数据采集和频谱分析系统设计[J].山西电子技术，2010，（1）：3-4，30.

[4]索亮，基于DSP的多通道数据采集与处理系统的设计[D].太原：中北大学，2011.

[5]李全利，刘长亮.CCS上FFT运算的实现[J].自动化技术与应用，2009，28（2）：59-62.

[6]赵世廉.TMS320X24xDSP原理及应用开发指南[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007-03.

[7]柴秀英，基于DSP的多通道通用数据采集系统的研制[D].成都：西南交通大学，2010.

[8]王肃伟，杨学友，李雁斌，等，基于DSP的数据采集与处理系统的设计[J].科学技术与工程，2007，7（15）：3943-3945.