[发明专利]一种谐波分析中的整周期采样电路及整周期采样方法

说明书

本发明公开了一种谐波分析中的整周期采样电路及整周期采样方法，特点是采样电路包括包括第一定时器、第二定时器、第一波形整形模块、边沿检测模块、设置有波形查找表的控制处理模块、数模转换器、低通滤波器、第二波形整形模块和模数转换器模块；优点是以波形查找表配合数模转换器，输出整数倍频后的模拟合成波形，再经过简单的低通滤波器和第二波形整形模块获得整周期采样脉冲，模数转换器根据采样触发脉冲对被测波形进行整周期采样得到整周期采样波形，完成整周期采样过程；整周期采样功能准确，且在处理器性能允许范围内，任意改变被测模拟周期信号频率，合成波形频率依然与被测模拟周期信号波形保持稳定的整数倍关系。

技术领域

本发明涉及一种模拟周期信号的整周期采样电路及整周期采样方法，尤其是一种谐波分析中的整周期采样电路及整周期采样方法。

背景技术

在谐波分析技术领域，一种主要的技术手段就是将被测波形进行ADC采样，转换为一系列的数字量，然后在控制处理模块中进行快速傅里叶变换，从而得到被测模拟周期信号的基波和各次谐波分量，但使用快速傅里叶变换技术进行分析时，如果不能保证采样点数与被测模拟周期信号频率成整数倍关系，则会出现频谱泄露，造成分析误差。

为此，已有大量的文献、专利介绍了谐波分析中的整周期采样技术，大多采用的是数字锁相倍频技术，首先完成对被测模拟周期信号的倍频，然后用倍频后的信号对被测模拟周期信号进行整周期采样；这些文献、专利均用自己的手段实现了整周期采样的目的，但这些技术有的实现相对复杂，需要较为复杂的实现电路，有的因在进行数字倍频时，基本采用有限字长进行计算，存在较大的截断误差，造成倍频精度不够高，不能在整个模拟信号周期内实现完整的整数倍频。

为实现对被测模拟周期信号的整周期采样，还有一种技术，通过测量被测模拟周期信号频率或一个周期的时间，采用直接数字频率合成芯片产生整数倍频信号，以产生被测模拟周期信号频率整数倍的采样脉冲，该方法需要外接专门的直接数字频率合成芯片，且不便控制所产生采样脉冲的相位。

因同步采样实现相对困难，也有大量的文章采用非同步采样技术，通过高速ADC获得采样序列，在后期的处理中运用各种不同的数据处理算法完成谐波分析，很明显,这类技术要求高速的ADC采样，而且算法复杂，对控制处理模块的要求较高，不易实现实时分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、能够准确实现所要求的整周期采样功能的谐波分析中的整周期采样电路及整周期采样方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种谐波分析中的整周期采样电路，包括第一定时器、第二定时器、第一波形整形模块、边沿检测模块、设置有波形查找表的控制处理模块、数模转换器、低通滤波器、第二波形整形模块和模数转换器模块，所述的第一波形整形模块用于将被测模拟周期信号的模拟波形整形为方波信号，所述的边沿检测模块用于检测所述的第一波形整形模块输出的方波信号的上升沿和下降沿并发送检测结果信号至所述的控制处理模块，所述的控制处理模块用于根据检测结果信号控制所述的第一定时器对方波信号的周期进行测量，再由所述的控制模块根据测量得到的方波信号的周期得到所述的第二定时器产生定时中断信号的中断频率、合成信号的频率和波形索引步长，所述的第二定时器用于根据测量得到的方波信号的周期产生定时中断信号并发送至所述的控制处理模块，所述的波形查找表中预设有一个周期的合成信号波形采样值，所述的控制处理模块用于在接收到定时中断信号时以当前波形查找表的地址索引为准，发送合成信号波形采样值至所述的数模转换器，当前波形查找表的地址索引具有一个初值，并以波形索引步长为单位逐次递加，直至所述的边沿检测模块检测到所述的第一定时器完成周期测量后的被测模拟周期信号的第二个上升沿时停止，所述的数模转换器用于将合成信号波形采样值转换为波形样点逐次输出最终得到合成波形，所述的低通滤波器用于将合成波形进行平滑滤波后发送至所述的第二波形整形模块，所述的第二波形整形模块用于将平滑滤波后的合成波形转换为所述的模数转换器的采样触发脉冲，所述的模数转换器用于根据采样触发脉冲对被测波形进行采样得到采样波形，并将采样波形输入所述的控制处理模块，所述的控制处理模块用于对接收到的采样波形进行谐波分析。