智能電網(wǎng)中的“智能”源自電網(wǎng)所具有的測(cè)量、控制和通信功能。一旦完成測(cè)量，配電公司和用戶之間生成一個(gè)能夠保護(hù)、監(jiān)視和優(yōu)化互連組件運(yùn)行的自動(dòng)且分布廣泛的電網(wǎng)。這個(gè)全新的自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可以使公共事業(yè)公司對(duì)于用戶的需求做出更有效的響應(yīng)，并且能夠使用戶通過(guò)不斷獲得更多的信息來(lái)控制用電量。

在目前的復(fù)雜電網(wǎng)中，需要監(jiān)視或測(cè)量的電流和電壓通道的數(shù)量正在快速增長(zhǎng)。與這點(diǎn)直接相關(guān)的是如何處理手頭的大量模擬輸入，然后在信號(hào)數(shù)字化后，怎樣在不使處理器接口負(fù)擔(dān)過(guò)重的情況下將這些數(shù)據(jù)輸入到處理器中。

一個(gè)合并單元就是使用通信網(wǎng)絡(luò)將物理模擬世界與數(shù)字世界連接在一起的接口。模擬信號(hào)被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)基于IEC 61850-9-2（采樣值）通信協(xié)議的以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸。

TI針對(duì)合并單元中所使用的模擬前端 (AFE) 的參考設(shè)計(jì) (TIDA-00307) 顯示了如何通過(guò)添加額外的逐次逼寄存器 (SAR) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)，將多個(gè)通道（一次8條通道）以模塊化的方式添加在一起來(lái)增加信號(hào)處理能力。

然后，多個(gè)ADC可通過(guò)使用SPI和ADC上提供的菊花鏈功能被連接在一起，從而最大限度地減少多個(gè)ADC到控制器的互聯(lián)互通開銷。

參考設(shè)計(jì)中使用的ADS8688 SAR ADC的數(shù)據(jù)吞吐量為500kSPS。此器件針對(duì)每個(gè)輸入通道的集成式模擬前端電路，具有高達(dá)±20V的過(guò)壓保護(hù)，一個(gè)支持自動(dòng)和手動(dòng)掃描模式的8通道復(fù)用器，以及一個(gè)具有極低漂移的片上4.096V基準(zhǔn)。由單個(gè)5V模擬電源供電運(yùn)行，器件上的每個(gè)輸入通道可以支持±2.56V，±5.12V和±10.24V的真正雙極輸入范圍。

此器件還提供二階抗混疊濾波器，ADC驅(qū)動(dòng)器放大器和一個(gè)擴(kuò)展工業(yè)溫度范圍。此外，這個(gè)解決方案可實(shí)現(xiàn)同時(shí)采樣。當(dāng)兩個(gè)器件以菊花鏈的方式連接在一起，并且同一芯片被置為有效，用于采樣的話，ADC1的CH0和ADC2的CH0之間的采樣延遲將最小。

TI的這個(gè)解決方案顯示出合并單元是如何能夠以模塊化的方式實(shí)現(xiàn)，從而可以根據(jù)需要輕松增加通道數(shù)量，以及如何在不過(guò)度增加處理器接口負(fù)擔(dān)的情況下實(shí)現(xiàn)ADC與處理器的對(duì)接。此外，這個(gè)解決方案不但緊湊小巧，具有高集成度，而且在使用多個(gè)ADC時(shí)可實(shí)現(xiàn)同時(shí)采樣。