多路高壓放大器輸出直流電壓監(jiān)測(cè)與顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：在自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中，自適應(yīng)控制器AD輸出控制信號(hào)需要通過高壓放大器放大成高壓電驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷變形鏡，從而實(shí)現(xiàn)波前實(shí)時(shí)校正。在實(shí)際系統(tǒng)中，往往需要對(duì)高壓放大器輸出電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本系統(tǒng)采用小體積單片機(jī)C8051F310作為控制器，采用專用電表芯片CS5460A作為核心測(cè)量芯片，實(shí)現(xiàn)了單板對(duì)20路0～500 V直流電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與顯示，線性度優(yōu)于0．2％。
關(guān)鍵詞：電壓監(jiān)測(cè)；CS5460A；高壓放大器；自適應(yīng)光學(xué)

0 引言
自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)由波前探測(cè)、波前控制、波前校正和監(jiān)控系統(tǒng)組成。壓電陶瓷變形鏡是用于波前校正的核心元件，驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷往往需要幾百伏特的直流高壓電。在實(shí)際系統(tǒng)中，自適應(yīng)控制器AD輸出的弱電信號(hào)通過高壓放大器后產(chǎn)生可用于驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷的高壓電，出于系統(tǒng)安全和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的需要，往往需要對(duì)高壓放大器的輸出電壓進(jìn)行高可靠性監(jiān)測(cè)。基于這種需求，設(shè)計(jì)了一型直流電壓監(jiān)測(cè)與顯示系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了單板對(duì)20路0～500V直流電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與顯示，通過實(shí)際測(cè)試表明，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，可靠性高，測(cè)量精度高，全量程線性度優(yōu)于0．2％。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1．1 核心芯片簡(jiǎn)介
本系統(tǒng)采用C8051F310單片機(jī)作為核心控制器，C8051F310器件是完全集成的混合信號(hào)片上系統(tǒng)型MCU芯片，具有高速流水線結(jié)構(gòu)的CIP-51內(nèi)核，工作頻率可達(dá)25 MIPS，具有1 280 B片內(nèi)RAM，具有片內(nèi)上電復(fù)位，VDD監(jiān)視器，看門狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器的C8051F310是真正能獨(dú)立工作的片上系統(tǒng)。
系統(tǒng)采用CS5460A作為核心測(cè)量芯片，CS5460A是具有有功功率計(jì)算引擎的CMOS單片功率測(cè)量芯片，它包含了兩個(gè)增益可編程放大器、兩個(gè)△-∑調(diào)制器、兩個(gè)高速濾波器，具有系統(tǒng)校準(zhǔn)和有效值／功率計(jì)算功能，以提供瞬時(shí)電壓／電流／功率數(shù)據(jù)采樣及有功能量、IRMS、VRMS的周期計(jì)算結(jié)果。
1．2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)框圖如圖1所示。輸入高壓經(jīng)過精密電阻分壓后，通過三個(gè)8路模擬開關(guān)切換20路輸入信號(hào)電壓，使用CS5460A分時(shí)采樣與量化，輸出20路電壓測(cè)量值，一方面通過LCD實(shí)時(shí)顯示，另一方面通過RS 485接口傳送至上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。