電路說明：光耦U2用于正極性信號的隔離，光耦U3用于負極性信號的隔離。在隔離電路中，R2調(diào)節(jié)初級運放U1輸入偏置電流的大小，C3起反饋作用，同時濾除了電路中的毛刺信號，避免HCNR201的鋁砷化鎵發(fā)光二極管LED受到意外沖擊。R1可以控制LED的發(fā)光強度，從而對通道增益起一定的控制作用。HC-NR201是電流驅(qū)動，其工作電流要求為1～20 mA。由于是隔離雙極性信號，因此采用雙電源供電的HA7-5127-5運算放大器，其輸出電流可達25 mA。R3是采樣電阻，將光耦輸出電流轉變?yōu)殡妷盒盘?，與運放U1組成電壓跟隨電路，實現(xiàn)輸入輸出電路的阻抗匹配。在圖5線性光耦電路中，隔離電路的隔離電壓增益，也即隔離系數(shù)為：

　　G=R3／R2

　　該隔離電路的隔離增益只與電阻值R3，R2有關，與光耦的電流傳輸特性無關，從而實現(xiàn)了電壓隔離。

　　1．1．3 電平抬高電路的設計

　　由于TMS320F2812內(nèi)部集成的A／D采樣范圍為0～3 V，在采集信號進行光耦隔離之前，可以調(diào)節(jié)放大器的增益，使被采集的電壓信號落到-1．5～+1．5 V范圍之內(nèi)，然后設計一個+1．5 V的基準電壓源將被采集信號進行電平抬高，這樣就可以保證采樣信號在0～3 V的范圍內(nèi)，電路如圖6所示。

圖6

　　利用放大器的虛短、虛斷原理，得：

　　Uo=1．5*（1+Rf／R2）*R3／（R1+R3）-Ui*Rf／R2

　　這里取R1=R2=R3=Rf=10 kΩ，根據(jù)上式即可得：

　　Uo=1．5-Ui

　　這樣就實現(xiàn)了電平抬高的目的，Ui的取值范圍是-1．5～+1．5 V，Uo的取值范圍是0～3 V。此時被采集信號在0～3 V輸入電壓范圍之內(nèi)，滿足要求。

　　1．2 系統(tǒng)軟件方案的設計

　　軟件部分包括DSP內(nèi)部采樣程序的設計和DSP采樣大量數(shù)據(jù)與PC機實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信程序的設計，在CCS 3．3開發(fā)環(huán)境下編寫；上位機PC機的測試界面軟件采用Microsoft Visual C++編寫。

　　1．2．1 數(shù)據(jù)采集模塊設計

　　系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊由DSP控制內(nèi)部集成的ADC模塊對外部的泄漏電流調(diào)理后的信號進行模／數(shù)轉換和采樣，并將采集到的大量數(shù)據(jù)送入DSP內(nèi)部對采樣數(shù)據(jù)進行軟件濾波和前端處理，將處理結果通過USB或者串口傳入PC機進行后端分析、處理和顯示，如圖7所示。

圖8

　　TMS320F2812內(nèi)置12位兩路8通道模／數(shù)轉換模塊，內(nèi)部集成兩個采樣保持器，采樣量程為0～3 V，擁有快速的轉換頻率，可運行在25 MHz的轉換時鐘或12.5 MSPS的采樣率。根據(jù)公式voltage=（（AdcRegs．RESULT3》》4）*3）／4095.0，其中voltage為DSP_AD采樣值；AdcRegs． RESULT3為A／D轉換結果寄存器。

　　本系統(tǒng)采用它后，在采集速度和精度上完全可以滿足設計的需求。通過軟件進行采樣，用串口調(diào)試助手讀出采樣值。軟件流程圖如圖8所示。