微機(jī)保護(hù)裝置的模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)一般采用：逐次逼近式a/d；壓-頻轉(zhuǎn)換（vfc）。
vfc在我國(guó)微機(jī)保護(hù)中廣泛應(yīng)用：主要是因?yàn)関fc具有抗干擾能力強(qiáng)，同cpu接口簡(jiǎn)單而易于實(shí)現(xiàn)多cpu共享vfc等優(yōu)點(diǎn)。vfc適用于涉及工頻量保護(hù)原理的保護(hù)裝置。
一、 vfc轉(zhuǎn)換器的基本原理：
vfc轉(zhuǎn)換基本原理：積分型a/d轉(zhuǎn)換方式稱為計(jì)數(shù)式a/d轉(zhuǎn)換方式。
計(jì)數(shù)式模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中常用的兩種實(shí)現(xiàn)方法：
（1）電壓—時(shí)間型（v-⊿t型）：用待轉(zhuǎn)換的電壓u控制時(shí)間間隔⊿t，使⊿t正比于輸入電壓u，而計(jì)數(shù)脈沖頻率不變，在⊿t時(shí)間間隔內(nèi)，計(jì)數(shù)脈沖的數(shù)字代表了輸入電壓的大小。由于電壓時(shí)間型a/d變換芯片轉(zhuǎn)換速度慢，且轉(zhuǎn)換時(shí)間隨輸入電壓變化，不宜用于微機(jī)保護(hù)。
（2）電壓-頻率型（v-f型）：用待轉(zhuǎn)換的電壓u控制計(jì)數(shù)脈沖的頻率，使脈沖頻率正比于電壓u，而計(jì)數(shù)間隔不變，則計(jì)數(shù)結(jié)果也代表輸入電壓的大小。在微機(jī)保護(hù)中采用的計(jì)數(shù)式模數(shù)轉(zhuǎn)換電路是電壓頻率變換式。
二、利用vfc進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換：
如下是vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖：
圖1 vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖
采用逐次逼近式a/d方式的變換過程中，cpu要使s/h、mpx、a/d三個(gè)芯片之間控制協(xié)調(diào)好，而且a/d芯片結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不適于多cpu數(shù)據(jù)共享。模數(shù)變換也可以使用vfc型的變換方式，vfc型的模數(shù)轉(zhuǎn)換是將電壓模擬量變換為一串，脈沖信號(hào)的頻率正比于模擬信號(hào)在一段時(shí)間內(nèi)的面積。然后由計(jì)數(shù)器對(duì)數(shù)字脈沖計(jì)數(shù)，供cpu讀入。vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖如上。
1. vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖：
當(dāng)輸入電壓uin=0時(shí)，對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)是頻率為250khz的等幅等寬的脈沖波。
當(dāng)輸入信號(hào)是交變信號(hào)時(shí)，經(jīng)vfc變換后輸出的信號(hào)是被uin交變信號(hào)調(diào)制了等幅脈沖調(diào)頻波。由于vfc的工作頻率遠(yuǎn)高于工頻50hz，故就某一瞬間而言，交流信號(hào)頻率幾乎不變，所以vfc在這一瞬間變換輸出的波形是一連串頻率不變的數(shù)字脈沖波。
則vfc的功能是將輸入電壓變換成一連串重復(fù)頻率正比于輸入電壓的等幅脈沖波。而且vfc芯片的中心頻率越高，其轉(zhuǎn)換的精度也就越高。
但由于vfc方式具有濾除高次諧波的特點(diǎn)，故vfc方式不適合于不失真地反映輸入信號(hào)中的高頻分量的場(chǎng)合。
圖2 vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖
2. vfc采用光隔電路易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與微機(jī)系統(tǒng)的隔離：
經(jīng)vfc變換后是數(shù)字脈沖波，故采用光隔電路容易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與微機(jī)系統(tǒng)的隔離，有利于提高抗干擾能力。
vfc輸出的頻率信號(hào)是數(shù)字脈沖量。該數(shù)字脈沖輸入光隔芯片的快速發(fā)光二極管時(shí)，對(duì)應(yīng)每一個(gè)脈沖發(fā)出一個(gè)光脈沖，當(dāng)光脈沖照射在光隔芯片內(nèi)輸出放大器的快速光敏三級(jí)管基極時(shí)，三極管的基極電流突然增大，三極管立即導(dǎo)通，使輸出放大器輸出一個(gè)同相脈沖。
由于發(fā)光二極管及光敏三極管均具有快速響應(yīng)特性，因此能適用vfc輸出的高頻脈沖要求。所以光隔芯片的輸入與輸出波形完全相同，幾乎沒有相位移動(dòng)。
光電耦合電路在電路上輸入與輸出既無電的聯(lián)系，也無磁的聯(lián)系，起到了極好的抗干擾及隔離作用。
3. 保護(hù)裝置采用vfc為微機(jī)保護(hù)帶來的優(yōu)點(diǎn)：
工作穩(wěn)定，線性好，精度高，而電路十分簡(jiǎn)單。
抗干擾能力強(qiáng)（無電聯(lián)系、無磁聯(lián)系）。
同cpu接口簡(jiǎn)單，vfc的工作可不需cpu控制。
可以很方便地實(shí)現(xiàn)多cpu共享一套vfc變換。
三、 vfc方式的特點(diǎn)
vfc方式具有如下特點(diǎn)：
1. 采用逐次逼近式a/d芯片構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換的結(jié)果可直接用于微機(jī)保護(hù)中的數(shù)字運(yùn)算，而在采用vfc芯片構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，由于計(jì)數(shù)器采用了減速法計(jì)數(shù)器，所以每次采樣中斷從計(jì)數(shù)器讀出的計(jì)數(shù)值與模擬信號(hào)沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系。
2. 逐次逼近式a/d數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度與a/d芯片的位數(shù)有關(guān)，一經(jīng)確定硬件分辨率固定。vfc式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)的計(jì)算精度除了與vfc芯片的最高轉(zhuǎn)換頻率有關(guān)外，還與軟件中的計(jì)算間隔有關(guān)（計(jì)算機(jī)間隔越長(zhǎng)分辨率越高）
3. a/d式芯片構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)瞬時(shí)的高頻干擾信號(hào)敏感；而vfc芯片構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有平滑高頻干擾的作用，采樣間隔越大，平滑越明顯。在需要提取高次諧波時(shí)，如果采用vfc式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采樣頻率不應(yīng)過低。
4. a/d式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不便于數(shù)據(jù)共享和光電隔離；vfc式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)便于實(shí)現(xiàn)模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)的隔離，便于實(shí)現(xiàn)多個(gè)單片機(jī)共享同一路轉(zhuǎn)換結(jié)果。
5. 采用a/d式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)至少應(yīng)設(shè)有兩個(gè)中斷（采樣中斷、a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷），多個(gè)模擬信號(hào)共享一個(gè)a/d芯片時(shí)，要考慮數(shù)據(jù)處理占用采樣中斷的時(shí)間；vfc式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中可只設(shè)一個(gè)采樣中斷，軟件在采樣中斷中的任務(wù)是鎖存計(jì)數(shù)器，并讀取計(jì)數(shù)器的值后存到循環(huán)存儲(chǔ)區(qū)。