多路高壓放大器輸出直流電壓監(jiān)測與顯示系統(tǒng)設計

摘要：在自適應光學系統(tǒng)中，自適應控制器AD輸出控制信號需要通過高壓放大器放大成高壓電驅(qū)動壓電陶瓷變形鏡，從而實現(xiàn)波前實時校正。在實際系統(tǒng)中，往往需要對高壓放大器輸出電壓進行實時監(jiān)測。本系統(tǒng)采用小體積單片機C8051F310作為控制器，采用專用電表芯片CS5460A作為核心測量芯片，實現(xiàn)了單板對20路0～500 V直流電壓的實時監(jiān)測與顯示，線性度優(yōu)于0．2％。
關鍵詞：電壓監(jiān)測；CS5460A；高壓放大器；自適應光學

0 引言
自適應光學系統(tǒng)由波前探測、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)動壓電陶瓷往往需要幾百伏特的直流高壓電。在實際系統(tǒng)中，自適應控制器AD輸出的弱電信號通過高壓放大器后產(chǎn)生可用于驅(qū)動壓電陶瓷的高壓電，出于系統(tǒng)安全和現(xiàn)場調(diào)試的需要，往往需要對高壓放大器的輸出電壓進行高可靠性監(jiān)測?；谶@種需求，設計了一型直流電壓監(jiān)測與顯示系統(tǒng)，實現(xiàn)了單板對20路0～500V直流電壓的實時監(jiān)測與顯示，通過實際測試表明，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，可靠性高，測量精度高，全量程線性度優(yōu)于0．2％。

1 系統(tǒng)硬件設計
1．1 核心芯片簡介
本系統(tǒng)采用C8051F310單片機作為核心控制器，C8051F310器件是完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU芯片，具有高速流水線結構的CIP-51內(nèi)核，工作頻率可達25 MIPS，具有1 280 B片內(nèi)RAM，具有片內(nèi)上電復位，VDD監(jiān)視器，看門狗定時器和時鐘振蕩器的C8051F310是真正能獨立工作的片上系統(tǒng)。
系統(tǒng)采用CS5460A作為核心測量芯片，CS5460A是具有有功功率計算引擎的CMOS單片功率測量芯片，它包含了兩個增益可編程放大器、兩個△-∑調(diào)制器、兩個高速濾波器，具有系統(tǒng)校準和有效值／功率計算功能，以提供瞬時電壓／電流／功率數(shù)據(jù)采樣及有功能量、IRMS、VRMS的周期計算結果。
1．2 系統(tǒng)總體設計
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8路模擬開關切換20路輸入信號電壓，使用CS5460A分時采樣與量化，輸出20路電壓測量值，一方面通過LCD實時顯示，另一方面通過RS 485接口傳送至上位機實時監(jiān)測。