多通道同步采样保持电路与数字采样电路、继电保护装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及多通道信号获取技术领域，更具体地涉及一种多通道同步采样保持电路、多通道数字采样电路及继电保护装置。
【背景技术】
[0002]目前，在多通道信号获取实现中，可能存在多通道信号获取不严格同步的现象。对于一些要求高精度控制的应用领域，这样的多通道信号获取不严格同步是不能接受的。
[0003]如图1所示，示出了现有的一种多通道数字采样电路，其中，使用了多个放大器和一个多通道模拟数字转换器，每个通道的信号处理相对独立，因此，这样的多通道数字采样电路造价较高。如果采样独立的单通道放大器和独立的单通道模拟数字转换器来实现每个通道的信号处理，则这样的多通道数字采样电路不仅结构复杂，而且由于各个放大器增益误差和各个模拟数字转换器的转换误差可能造成各个通道之间的通道精度偏差。
[0004]如图2所示，示出了现有的另一种多通道数字采样电路，其中，使用了多通道选择器、一个单通道放大器和一个单通道模拟数字转换器，通过多通道选择器选择多通道模拟信号之一，然后经过单通道放大器和单通道模拟数字转换器进行信号处理。由于所述多通道选择器依序选择多个通道的选择信号并通过单通道放大器和单通道模拟数字转换器进行信号处理，因此以N个通道为例并且以每个通道的处理时间为t为例，第一通道和第N通道之间可能存在的时间偏差为(N-1) t，相应地所获得的数字信号的采样时间偏差亦为(N-1) to作为不例，对于三相电压米样的不例应用，每相的信号米样时间、信号放大时间和数字转换时间之和可能达到几十微秒并且甚至可能更高，因此在第一相的数字采样信号和第三相的数字采样信号之间可能存在的时间偏差为几十微秒并且甚至可能更高，这样的时间偏差对于很多要求较高精度控制的应用场合是不可接受的。尽管可能采用后期软件校准的方式来补偿信道间的时间偏差，但是这种后期软件校准也需要校准处理时间，这相当于将各通道的数字采样信号又延迟了相应的校准处理时间，这对于要求高响应速度高精度控制的应用场合更是不可容忍的。
[0005]因此，需要一种多通道数字采样电路，其不仅能够保证各通道的采样时刻同步、各通道的信号处理精度相同、而且又具有高响应速度。
【发明内容】
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多通道同步采样保持电路及多通道数字采样电路，通过控制多通道同步进行采样保持并且然后利用同一处理电路依序逐个读取并处理所保持的各通道输入信号，可以保证多通道的同步采样、消除通道间采样时刻及时长偏移，可以保证对多通道的一致性处理，并且可以降低成本。
[0007]根据本发明一方面，提供了一种多通道同步采样保持电路，其包括多个采样保持模块，其中所述多个采样保持模块具有相同的电路结构，每个采样保持模块用于对一个相应通道的信号进行采样保持并且包括:采样子模块，用于对所述相应通道的信号进行采样；保持子模块，用于对所述采样子模块采集的信号进行保持；以及放电子模块，用于对所述保持子模块进行放电，其中，所述多个采样保持模块的所有采样子模块都由同一采样控制信号控制，使得所述多个采样保持模块的所有采样子模块同步进行信号采样。
[0008]在一个示例中，所述采样子模块包括串联连接的第一开关和第一电阻器，其中，所述采样控制信号控制所述多个采样保持电路中的所有第一开关同时导通或者断开。
[0009]在一个示例中，所述保持子模块包括第一电容器，其中，在所述采样子模块进行信号采样并且对所述保持子模块进行充电时，所述第一开关导通，所述第一电阻器和所述第一电容器串联连接，所述相应通道的信号经由所述第一电阻器对所述第一电容器进行充电，直至所述第一电容器充电完成。
[0010]在一个示例中，所述放电子模块包括串联连接的第二开关和第二电阻器，其中，在所述放电子模块对所述保持子模块进行放电时，所述第二开关导通，所述第二电阻器和所述第一电容器串联连接以对所述第一电容器进行放电，直至所述第一电容器放电完成。
[0011]在一个示例中，所述多通道同步采样保持电路还包括:多通道选择器，其具有多个输入端和一个输出端，并且包括多通道选择开关，所述多个输入端分别与所述多个采样保持模块的输出端连接，所述多通道选择开关用于选择所述输入端之一，并且将从所选择的输入端接收的信号输出到其输出端。
[0012]根据本发明另一方面，提供了一种多通道数字采样电路，包括如上所述的多通道同步采样保持电路、以及模拟数字转换器，其中，多通道同步采样保持电路的多个采样保持模块的输入端分别连接多个待采样通道以接收相应待采样通道的信号，所述模拟数字转换器接收所述多通道同步采样保持电路输出的模拟信号，并将所接收的模拟信号转换为数字信号。
[0013]在一个示例中，所述多通道同步采样保持电路还包括:输出电容器，其第一端与所述多通道选择器的输出端连接，其第二端接地；以及输出放电模块，其包括输出放电开关和放电电阻器，其第一端与所述输出电容器的第一端连接，其第二端接地，其中，所述多通道选择器还包括多个第三电阻器，其中所述多通道选择器的所述多个输入端分别与所述多个第三电阻器的第一端连接，所述多个第二电阻器的第二端分别与所述多通道选择开关的多个输入端连接，所述多通道选择开关的输出端作为所述多通道选择器的输出端。
[0014]在一个示例中，所述多通道数字采样电路按照以下流程操作:所述采样控制信号控制所述多个采样保持模块中的所有第一开关同步导通，以对所述多个采样保持模块中的所有第一电容器同步充电直至充电完成，然后所述采样控制信号控制所述多个采样保持模块中的所有第一开关同步断开；在所有第一开关同步断开之后，所述多通道选择开关选择所述多个输入端之一以对所述输出电容器充电直至充电完成，所述模拟数字转换器对从所述输出电容器采集的模拟信号进行模拟数字转换，在所述模拟数字转换器完成模拟数字转换后，控制所述输出放电开关导通以对所述输出电容器放电直至放电完成；在所述输出电容器放电完成之后，所述多通道选择开关选择所述多个输入端中另一输入端以对所述输出电容器充电直至充电完成，所述模拟数字转换器对从所述输出电容器采集的模拟信号进行模拟数字转换，然后控制所述输出放电开关导通以对所述输出电容器放电直至放电完成，重复该操作直至所述多通道选择开关已经选择了所有输入端为止；以及通过放电控制信号控制所述多个采样保持模块中的所有第二开关同步导通，以对所述多个采样保持模块中的所有第一电容器放电直至放电完成，然后所述放电控制信号控制所述多个采样保持模块中的所有第二开关同步断开。
[0015]根据本发明又一方面，提供了一种继电保护装置，包括如上所述的多通道数字采样电路。
[0016]采用根据本发明的多通道同步采样保持电路及多通道数字采样电路，通过将多通道中的第一开关同时导通以分别同步地对多通道中的第一电容器充电，使得将多通道的信号分别保持在相应的第一电容器中，然后通过利用多通道选择开关依序逐个选取多通道的已经被保持在第一电容器中的信号，并且利用同一模拟数字转换器进行模拟数字转换，从而可以保证多通道的同步采样以及对多通道的一致性处理。另一方面，由于利用同一模拟数字转换器对多通道的信号依序逐个进行处理，在保证多通道的一致性处理的同时，也降低了整体电路的成本。
[0017]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0018]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0019]图1图示了现有技术的一种多通道数字采样电路的示意性框图；
[0020]图2图示了现有技术的另一种多通道数字采样电路的示意性框图；
[0021]图3图示了根据本发明第一实施例的多通道同步采样保持电路的示意性框图；
[0022]图4图示了根据本发明第一实施例的每个采样保持模块的示意性框图；
[0023]图5图示了根据本发明第一实施例的每个采样保持模块的示意性电路图；
[0024]图6图示了根据本发明第一实施例的多通道同步采样保持电路的示意性电路图；
[0025]图7A图示了根据本发明第二实施例的多通道同步采样保持电路的一种示意性框图；
[0026]图7B图示了根据本发明第二实施例的多通道同步采样保持电路的另一种示意性框图；
[0027]图8A图示了根据本发明第二实施例的多通道选择器的一种示意性电路图；
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