專利名稱：一種高精度電能測量電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電能測量技術領域，具體的說是一種高精度電能測量電路。
背景技術：
電力能源是現(xiàn)代社會中最重要的二次能源，除了人們?nèi)粘Ｉ钏柰?，還涉及國家的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、信息、國防、交通等重要的領域。在目前用電緊張、電價普遍上漲的時期，科學、精確地對用戶消耗電能的計量就成為一個不可忽視的問題，直接關系到國家的財政收入、電業(yè)部門的最終經(jīng)濟效益和用戶電費的合理負擔。早期的感應式和機電式電能表受其工作原理以及材料工藝等條件的局限，計量的準確性一般只能達到0. 5 3. 0級(即計量誤差在0. 5% 3%)，而且普遍存在容易受外界干擾、自身功耗大、容易修改竊電等現(xiàn)象，這些電能表將逐步地退出歷史的舞臺。隨著集成電路技術的發(fā)展和全電子式電能表的廣泛應用，出現(xiàn)了一種不再使用感應測量機構的電能計量單元——電能計量芯片(EnergyMetering IC)，它主要由乘法器來完成對電功率的測量，但這種電能計量芯片以模擬乘法器為核心，處理精度不會超過12位，計量的準確度很難有所提高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種采樣數(shù)字和模擬電路混合實現(xiàn)，可以精確測量瞬時電壓、電流和計算IRMS、VRMS、瞬時功率、有功功率、無功功率的高精度電能測量電路。為了達到以上目的，本實用新型所采用的技術方案是該一種高精度電能測量電路，包括ALU單元、數(shù)字濾波器、二階A I ADC轉(zhuǎn)換器、四階A 2 ADC轉(zhuǎn)換器、可編程增益放大器PGA和AAF抗混疊濾波器,其特征在于一號AAF抗混疊濾波器的電壓輸出端連接一號可編程增益放大器PGA的電壓輸入端,一號AAF抗混疊濾波器為一號可編程增益放大器PGA提供轉(zhuǎn)換電壓；二號AAF抗混疊濾波器的電壓輸出端連接二號可編程增益放大器PGA的電壓輸入端，二號AAF抗混疊濾波器為二號可編程增益放大器PGA提供轉(zhuǎn)換電壓；所述一號可編程增益放大器PGA的電壓輸出端連接二階A I ADC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換電壓輸入端,一號可編程增益放大器PGA為二階A I ADC轉(zhuǎn)換器提供轉(zhuǎn)換電壓；二號可編程增益放大器PGA的電壓輸出端連接四階A 2ADC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換電壓輸入端，二號可編程增益放大器PGA為四階A 2 ADC轉(zhuǎn)換器提供轉(zhuǎn)換電壓；所述二階A 2 ADC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果連接一號數(shù)字濾波器的數(shù)字輸入端，二階A 2ADC轉(zhuǎn)換器為一號數(shù)字濾波器提供電壓通道的AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；所述四階A 2 ADC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果連接二號數(shù)字濾波器的數(shù)字輸入端，四階A I ADC轉(zhuǎn)換器為二號數(shù)字濾波器提供電流通道的AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；所述一號數(shù)字濾波器的數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出端和所述二號數(shù)字濾波器的數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出端分別連接所述ALU單元的兩路數(shù)據(jù)輸入端，一號數(shù)字濾波器為ALU單元提供電壓通道的濾波數(shù)據(jù)，二號數(shù)字濾波器為ALU單元提供電流通道的濾波數(shù)據(jù)。本實用新型的有益效果是與現(xiàn)有技術相比，本電路測量精度高，電能數(shù)據(jù)線性度在1000:1動態(tài)范圍內(nèi)線性度為±0. 1%，該電路采樣數(shù)字和模擬電路結(jié)合方法，數(shù)字電路可以在不同工藝實現(xiàn)；同時，該電路可以精確測量瞬時電壓、電流和計算IRMS、VRMS、瞬時功率、有功功率、無功功率，用于研制開發(fā)電能表。

圖1為本實用新型的結(jié)構框圖；圖中:1、ALU單元；2、一號數(shù)字濾波器；3、二號數(shù)字濾波器；4、二階A I: ADC轉(zhuǎn)換器；5、四階A I: ADC轉(zhuǎn)換器；6、一號可編程增益放大器PGA ;7、二號可編程增益放大器PGA ；
8、一號AAF抗混疊濾波器；9、二號AAF抗混疊濾波器。
具體實施方式
參照附圖1制作本實用新型，該一種高精度電能測量電路，包括ALU單元1、數(shù)字濾波器、二階A 2 ADC轉(zhuǎn)換器4、四階A I: ADC轉(zhuǎn)換器5、可編程增益放大器PGA和AAF抗混疊濾波器，其特征在于:一號AAF抗混疊濾波器8的電壓輸出端連接一號可編程增益放大器PGA 6的電壓輸入端,一號AAF抗混疊濾波器8為一號可編程增益放大器PGA6提供轉(zhuǎn)換電壓；二號AAF抗混疊濾波器9的電壓輸出端連接二號可編程增益放大器PGA7的電壓輸入端，二號AAF抗混疊濾波器9為二號可編程增益放大器PGA7提供轉(zhuǎn)換電壓；所述一號可編程增益放大器PGA 6的電壓輸出端連接二階A 2 ADC轉(zhuǎn)換器4的轉(zhuǎn)換電壓輸入端,一號可編程增益放大器PGA 6為二階A I: ADC轉(zhuǎn)換器4提供轉(zhuǎn)換電壓；二號可編程增益放大器PGA7的電壓輸出端連接四階A 2 ADC轉(zhuǎn)換器5的轉(zhuǎn)換電壓輸入端，二號可編程增益放大器PGA7為四階A I:ADC轉(zhuǎn)換器5提供轉(zhuǎn)換電壓；所述二階A SADC轉(zhuǎn)換器4的轉(zhuǎn)換結(jié)果連接一號數(shù)字濾波器2的數(shù)字輸入端，二階A 2 ADC轉(zhuǎn)換器4為一號數(shù)字濾波器2提供電壓通道的AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；所述四階A I: ADC轉(zhuǎn)換器5的轉(zhuǎn)換結(jié)果連接二號數(shù)字濾波器3的數(shù)字輸入端，四階A SADC轉(zhuǎn)換器5為二號數(shù)字濾波器3提供電流通道的AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；所述一號數(shù)字濾波器2的數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出端和所述二號數(shù)字濾波器3的數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出端分別連接所述ALU單元I的兩路數(shù)據(jù)輸入端，一號數(shù)字濾波器2為ALU單元I提供電壓通道的濾波數(shù)據(jù)，二號數(shù)字濾波器3為ALU單元I提供電流通道的濾波數(shù)據(jù)。所述一號AAF抗混疊濾波器8用于外部電壓通道信號并提供高頻濾波；所述二號AAF抗混疊濾波器9用于外部電流通道信號并提供高頻濾波；所述一號可編程增益放大器PGA 6用于一號AAF抗混疊濾波器8并提供可編程增益；所述二號可編程增益放大器PGA 7用于二號AAF抗混疊濾波器9并提供可編程增益；所述二階A SADC轉(zhuǎn)換器4用于將一號可編程增益放大器PGA 6輸出的電壓信號進行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，輸出給一號數(shù)字濾波器2 ;所述四階A I:ADC轉(zhuǎn)換器5用于將二號可編程增益放大器PGA 7輸出的電壓信號進行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，輸出給二號數(shù)字濾波器3 ;所述一號數(shù)字濾波器2用于接收所述二階△ I: ADC轉(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn)換結(jié)果，并進行梳狀濾波和IIR濾波等操作；所述二號數(shù)字濾波器3用于接收所述四階A SADC轉(zhuǎn)換器5轉(zhuǎn)換結(jié)果，并 進行梳狀濾波和IIR濾波等操作；所述ALU單元I用于接收所述一號數(shù)字濾波器2和所述二號數(shù)字濾波器3濾波處理結(jié)果，并進行電參數(shù)的計算。
權利要求1.一種高精度電能測量電路，包括ALU單元(I)、數(shù)字濾波器、二階A2ADC轉(zhuǎn)換器(4)、四階A SADC轉(zhuǎn)換器(5)、可編程增益放大器PGA和AAF抗混疊濾波器，其特征在于:一號AAF抗混疊濾波器(8)的電壓輸出端連接一號可編程增益放大器PGA (6)的電壓輸入端，一號AAF抗混疊濾波器(8)為一號可編程增益放大器PGA (6)提供轉(zhuǎn)換電壓；二號AAF抗混疊濾波器(9)的電壓輸出端連接二號可編程增益放大器PGA (7)的電壓輸入端，二號AAF抗混疊濾波器(9)為二號可編程增益放大器PGA (7)提供轉(zhuǎn)換電壓；所述一號可編程增益放大器PGA (6)的電壓輸出端連接二階A 2ADC轉(zhuǎn)換器(4)的轉(zhuǎn)換電壓輸入端,一號可編程增益放大器PGA (6)為二階A I: ADC轉(zhuǎn)換器(4)提供轉(zhuǎn)換電壓；二號可編程增益放大器PGA (7)的電壓輸出端連接四階A I: ADC轉(zhuǎn)換器(5)的轉(zhuǎn)換電壓輸入端，二號可編程增益放大器PGA (7)為四階A I:ADC轉(zhuǎn)換器(5)提供轉(zhuǎn)換電壓；所述二階A I:ADC轉(zhuǎn)換器(4)的轉(zhuǎn)換結(jié)果連接一號數(shù)字濾波器(2)的數(shù)字輸入端，二階A I:ADC轉(zhuǎn)換器(4)為一號數(shù)字濾波器(2)提供電壓通道的AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；所述四階A I: ADC轉(zhuǎn)換器(5)的轉(zhuǎn)換結(jié)果連接二號數(shù)字濾波器(3)的數(shù)字輸入端，四階A I: ADC轉(zhuǎn)換器(5)為二號數(shù)字濾波器(3)提供電流通道的AD轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；所述一號數(shù)字濾波器(2)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出端和所述二號數(shù)字濾波器(3)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出端分別連接所述ALU單元(I)的兩路數(shù)據(jù)輸入端，一號數(shù)字濾波器(2 )為ALU單元(I)提供電壓通道的濾波數(shù)據(jù)，二號數(shù)字濾波器(3 )為ALU單元(I)提供電流通道 的濾波數(shù)據(jù)。
專利摘要本實用新型公開了一種高精度電能測量電路，包括ALU單元、數(shù)字濾波器、二階ΔΣADC轉(zhuǎn)換器、四階ΔΣADC轉(zhuǎn)換器、可編程增益放大器PGA和AAF抗混疊濾波器，其特征在于一號AAF抗混疊濾波器的電壓輸出端依次連接一號可編程增益放大器PGA的電壓輸入端、二階ΔΣADC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換電壓輸入端、一號數(shù)字濾波器的數(shù)字輸入端；二號AAF抗混疊濾波器的電壓輸出端依次連接二號可編程增益放大器PGA的電壓輸入端、四階ΔΣADC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換電壓輸入端、二號數(shù)字濾波器的數(shù)字輸入端；所述一號數(shù)字濾波器和二號數(shù)字濾波器的數(shù)據(jù)處理結(jié)果輸出端分別連接所述ALU單元的兩路數(shù)據(jù)輸入端。該電路，測量精度高。
文檔編號G01R22/10GK202916342SQ20122057356
公開日2013年5月1日 申請日期2012年11月3日 優(yōu)先權日2012年11月3日
發(fā)明者顏雨, 吳明花, 李萌, 單來成, 尚緒樹, 桑濤, 李啟龍, 宋金鳳, 林佳明 申請人:山東力創(chuàng)科技有限公司