一種多路信號幅值測量系統的設計
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交、直流信號幅值的測量和顯示是有些儀器儀表的必備功能，從顯示的形式來看，常見的有兩種形式：指針式和數字式。對有固定輸入信號性質（如：交流、直流、電壓、電流等）和范圍（信號幅值區間）的測量部件，人們熟稱為表頭。隨著電子技術的發展，數字化顯示交、直流信號的幅值已占統治地位。對簡單的數字表頭而言，其核心是一片A/D轉換芯片，測量的過程一般是圖1所示的形式：
1． 設計方案比較和分析
面板屏幕（液晶、CRT）化的儀器儀表通常都有微處理器的支持，我們可以利用微處器強大的數據處理能力來實現對多路信號幅值的快速或同時采樣。以用51系列單片機為核心的系統為例，對單路信號幅值的采樣和顯示一般為圖2所示的模式。
以A/D轉換的方式進行模擬信號幅值測量，A/D轉換芯片的特性決定了轉換的精度、線性度、數字編碼的有效位數。當前A/D轉換芯片是一個大家族，從數字編碼輸出的形式上看有并行和串行兩種。從數字編碼的形式上看，既有二進制編碼，字長從8位到16位（在幅值測量方面，10位以下A/D芯片基本不用）；也有BCD編碼，字長為3位半或4位半。以V/F轉換的方式進行模擬信號幅值測量，因其輸出頻率正比于輸入電壓，系統需提供計數器支持，通過單片機對頻率值的換算便可獲得輸入信號的幅值。
要進行對多路信號幅值的快速甚至同時測量，必須為每路信號都配備一個轉換通道。在以單片機為核心的儀器儀表中，對多路信號幅值的快速測量除要考慮轉換的精度、線性度以及讀數的有效位數外還要考慮硬件電路的規模、軟件開銷、系統成本等因素。在轉換的精度、線性度、讀數的有效位數相當以及相同的轉換路數前提下，幾種方案的比較如下：
| 轉換方式 | 硬件電路規模 | 軟件開銷 | 采樣讀出 | 系統成本 |
| 并行A/D轉換 | 大 | 小 | 視A/D芯片特性而定 | 很高 |
| 串行A/D轉換 | 小 | 大 | 巡回采樣、讀出 | 較高 |
| V/F轉換 | 小 | 小 | 同時采樣，依次讀出 | 較低 |
2．應用實例
筆者在由武漢新電高技術生產的XD3310A型微電腦移相器中成功地應用V/F轉換方式實現了對六路信號幅值的同時采樣和集中顯示。XD3310A型微電腦移相器有六路信號的幅值需要測量和顯示，它們分別是A、B、C三相交流電壓，幅值區間最大為0.0V∽450.0V，A、B、C三相交流電流，幅值區間最大為0.00A∽10.00A。從顯示的數字區間看，若采用A/D轉換方式，則A/D轉換芯片的字長至少應達13位（二進制）或4位半（BCD碼）。如為每路信號都配備一片這樣的芯片其系統成本是昂貴的。因此，筆者選用了V/F轉換方式來測量這六路信號的幅值，并獲得預期效果。AC/DC轉換及V/F轉換電路如圖3所示。
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