多路高壓放大器輸出直流電壓監測與顯示系統設計

摘要：在自適應光學(xué)系統中，自適應控制器AD輸出控制信號需要通過(guò)高壓放大器放大成高壓電驅動(dòng)壓電陶瓷變形鏡，從而實(shí)現波前實(shí)時(shí)校正。在實(shí)際系統中，往往需要對高壓放大器輸出電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。本系統采用小體積單片機C8051F310作為控制器，采用專(zhuān)用電表芯片CS5460A作為核心測量芯片，實(shí)現了單板對20路0～500 V直流電壓的實(shí)時(shí)監測與顯示，線(xiàn)性度優(yōu)于0．2％。
關(guān)鍵詞：電壓監測；CS5460A；高壓放大器；自適應光學(xué)

0 引言
自適應光學(xué)系統由波前探測、波前控制、波前校正和監控系統組成。壓電陶瓷變形鏡是用于波前校正的核心元件，驅動(dòng)壓電陶瓷往往需要幾百伏特的直流高壓電。在實(shí)際系統中，自適應控制器AD輸出的弱電信號通過(guò)高壓放大器后產(chǎn)生可用于驅動(dòng)壓電陶瓷的高壓電，出于系統安全和現場(chǎng)調試的需要，往往需要對高壓放大器的輸出電壓進(jìn)行高可靠性監測?；谶@種需求，設計了一型直流電壓監測與顯示系統，實(shí)現了單板對20路0～500V直流電壓的實(shí)時(shí)監測與顯示，通過(guò)實(shí)際測試表明，系統工作穩定，可靠性高，測量精度高，全量程線(xiàn)性度優(yōu)于0．2％。

1 系統硬件設計
1．1 核心芯片簡(jiǎn)介
本系統采用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型MCU芯片，具有高速流水線(xiàn)結構的CIP-51內核，工作頻率可達25 MIPS，具有1 280 B片內RAM，具有片內上電復位，VDD監視器，看門(mén)狗定時(shí)器和時(shí)鐘振蕩器的C8051F310是真正能獨立工作的片上系統。
系統采用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(gè)增益可編程放大器、兩個(gè)△-∑調制器、兩個(gè)高速濾波器，具有系統校準和有效值／功率計算功能，以提供瞬時(shí)電壓／電流／功率數據采樣及有功能量、IRMS、VRMS的周期計算結果。
1．2 系統總體設計
系統框圖如圖1所示。輸入高壓經(jīng)過(guò)精密電阻分壓后，通過(guò)三個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)切換20路輸入信號電壓，使用CS5460A分時(shí)采樣與量化，輸出20路電壓測量值，一方面通過(guò)LCD實(shí)時(shí)顯示，另一方面通過(guò)RS 485接口傳送至上位機實(shí)時(shí)監測。