徐承成，黄琦，张昌华

（1 电子科技大学电力系统广域测量与控制四川省重点实验室， 四川成都 611731；2 电子科技大学能源科学与工程学院，四川成都 611731）

0 引言

当被测电压信号幅度从几伏到几百伏变化时，为保证测量精度，必须根据信号幅值的大小选择合适的量程，由此提出了测试仪器的量程切换问题。传统仪器采用人工换档法，具有工作量大且不能保证换挡实时性的缺点，难以满足这类测量的要求。因此，研制具有量程自动切换功能的信号采集电路，在实际测试工作中具有重要的应用价值。

1 系统构成

信号的幅值变化范围从几伏到几百伏不等，因此要按照合适的比例进行衰减，衰减后的信号一方面经过电压跟随、滤波之后输入到A/D转换器，由FPGA控制A/D转换器完成信号采样。另一方面输入到量程判别电路，得到相应的量程指示信号，由FPGA检测到该信号，控制继电器通断实现量程自动切换。本信号采集电路系统框图如图 1 所示。

图 1 系统框图

由以上分析可知，本信号采集电路设计的核心内容是：依据信号的变化范围选用恰当切换开关、使用合理的电压衰减电路、选择合适的AD转换器、设计正确的量程判别电路以及FPGA控制程序等。

2 硬件电路设计

2.1 信号调理电路

信号调理电路由信号衰减电路、电压跟随电路、滤波电路构成。

为防止采集电路本身对信号造成衰减，影响测量准确度，采集电路必须要求高输入阻抗。本采集电路分压电阻网络由9 MΩ、900 kΩ、90 kΩ、10 kΩ，精度为0.1%的电阻串联组成，输入阻抗达到10 MΩ。……