DSP 交流采样电路设计
1．实验目的
本次实验针对电气工程及其自动化专业及测控专业。通过综合实验，使学生对所学过的DSP在继电保护中的应用有一个系统的认识，并运用自己学过的知识，自己设计模拟继电保护过程实验系统。要求用DSP完成对电网的电压的采样，然后经过DSP的处理，可以对系统继电器的跳合进行控制，自己设计，自己编程，最后自行调试，自行实现自己的设计。在整个试验过程中，摆脱以往由教师设计，检查处理故障的传统做法，由学生完全自己动手，互相查找处理故障，培养学生动手能力。学生试验应做到以下几点：
1. 通过DSP程序的设计模拟继电保护跳闸实验，进一步了解DSP在继电保护中的应用。
2. 通过实验线路的设计，计算及实际操作，使理论与实际相结合，增加感性认识，使书本知识更加巩固。
3. 培养动手能力，增强对DSP运用的能力。
4..培养分析，查找故障的能力。
5. 增加对DSP外围电路的认识。
2．实验设备
DSP板、仿真器、面包板、采样板器件，电烙铁，其它工具。
3．实验原理
1、DSP最小系统电路图
1、模拟电子线路
（一）、电流采样电路的设计
本次电流采样电路选择的电流互感器总共由两级，前一级互感器变比为4A ：1A ，第二级互感器采用TA1015-1,其变比为5A:5mA ，也就是1000:1，两级总共的互感器比例为4000:1。
即电流互感器一次侧的电流大小为4A ，二次侧的电流大小为1A ，二级互感器的二次侧电流大小为1mA 。如图3-6，在互感器二次侧并一个1K 的电阻即可将一次侧的4A 的强电流信号变换为二次侧的弱电压信号，其计算公式为:
)(0.14000/4/12mA A k i i === (3-1)
)(0.1101100.13322V R i u =***==- (3-2)
其峰值为： )(414.10.1222V u u p =*== (3-3)
即电流互感器二次侧输出的电压范围为-1.414V 至+1.414V ，即一次回路里的220V 的工频交流便被线性转化为-1.414V 至+1.414V 。
信号电路共有三级，第一级为偏置放大环节，它能够将交流信号调理成DSP 能准确进行AD 转换的0V 至3.3V 的直流信号。第二级为有源滤波环节，该环节能够滤去信号调理电路里的高频干扰信号。第三极为跟随环节，其输入高阻抗，输出低阻抗，进一步增加了信号调理电路的抗干扰能力。
对于第一级信号调理电路，假设正相端输入电压为1i u ，反向端输入电压为2i u ，输出电压为1o u ，则其输入与输出有如下的关系:
()12211i i f
i o u u R R u u --= （3-4）
在此信号调理电路里，f R R 22=，所以输入信号与输出信号之间满足如下关系：
2115.05.1i i o u u u -= （3-5）
由公式3-5可知，当1i u =1V 时，因为2i u 的取值范围为-1.414V 至+1.414V,所以1o u 的取值范围为0.793V 至2.207V ，此信号能够满足DSP 的采样范围（0V 至3V ）。
对于第二级信号调理电路，它是有源滤波环节，该电路对地阻抗为：
fc j R Z π213+=（3-6）
在此信号调理电路里电容取10pf,则其对地阻抗为：
f j Z /106.110104*-=（3-7）
根据公式3-7，该有源滤波电路对高频干扰信号能够被滤掉，对于50Hz 的工频，其阻抗非常大，故对采样的信号幅值衰减和相位的影响都很小，可以忽略。假设同相输入端信号电压为3i u ，输出电压信号为2o u ，则其对工频50Hz 的传递函数近似为：
32i o u u = （3-8）
对于第三极信号调理电路，它是一个跟随器，其输入等于输出。假设同相输入端信号电压为4i u ，输出电压信号为3o u ，则其对工频50Hz 的传递函数近似为：
43i o u u =（3-9）
由此，电流采样电路便分析完毕，其输入与输出的关系为：