微機保護裝置的模數(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在我國微機保護中廣泛應(yīng)用：主要是因為vfc具有抗干擾能力強，同cpu接口簡單而易于實現(xiàn)多cpu共享vfc等優(yōu)點。vfc適用于涉及工頻量保護原理的保護裝置。
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)換方式稱為計數(shù)式a/d轉(zhuǎn)換方式。
計數(shù)式模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中常用的兩種實現(xiàn)方法：
（1）電壓—時間型（v-⊿t型）：用待轉(zhuǎn)換的電壓u控制時間間隔⊿t，使⊿t正比于輸入電壓u，而計數(shù)脈沖頻率不變，在⊿t時間間隔內(nèi)，計數(shù)脈沖的數(shù)字代表了輸入電壓的大小。由于電壓時間型a/d變換芯片轉(zhuǎn)換速度慢，且轉(zhuǎn)換時間隨輸入電壓變化，不宜用于微機保護。
（2）電壓-頻率型（v-f型）：用待轉(zhuǎn)換的電壓u控制計數(shù)脈沖的頻率，使脈沖頻率正比于電壓u，而計數(shù)間隔不變，則計數(shù)結(jié)果也代表輸入電壓的大小。在微機保護中采用的計數(shù)式模數(shù)轉(zhuǎn)換電路是電壓頻率變換式。
二、利用vfc進行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三個芯片之間控制協(xié)調(diào)好，而且a/d芯片結(jié)構(gòu)較復雜，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，脈沖信號的頻率正比于模擬信號在一段時間內(nèi)的面積。然后由計數(shù)器對數(shù)字脈沖計數(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：
當輸入電壓uin=0時，對應(yīng)輸出信號是頻率為250khz的等幅等寬的脈沖波。
當輸入信號是交變信號時，經(jīng)vfc變換后輸出的信號是被uin交變信號調(diào)制了等幅脈沖調(diào)頻波。由于vfc的工作頻率遠高于工頻50hz，故就某一瞬間而言，交流信號頻率幾乎不變，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，故vfc方式不適合于不失真地反映輸入信號中的高頻分量的場合。
圖2 vfc型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖
2. vfc采用光隔電路易實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與微機系統(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現(xiàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與微機系統(tǒng)的隔離，有利于提高抗干擾能力。
vfc輸出的頻率信號是數(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，對應(yīng)每一個脈沖發(fā)出一個光脈沖，當光脈沖照射在光隔芯片內(nèi)輸出放大器的快速光敏三級管基極時，三極管的基極電流突然增大，三極管立即導通，使輸出放大器輸出一個同相脈沖。
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。
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. 保護裝置采用vfc為微機保護帶來的優(yōu)點：
工作穩(wěn)定，線性好，精度高，而電路十分簡單。
抗干擾能力強（無電聯(lián)系、無磁聯(lián)系）。
同cpu接口簡單，vfc的工作可不需cpu控制。
可以很方便地實現(xiàn)多cpu共享一套vfc變換。
三、 vfc方式的特點
vfc方式具有如下特點：
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)果可直接用于微機保護中的數(shù)字運算，而在采用vfc芯片構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，由于計數(shù)器采用了減速法計數(shù)器，所以每次采樣中斷從計數(shù)器讀出的計數(shù)值與模擬信號沒有對應(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，還與軟件中的計算間隔有關(guān)（計算機間隔越長分辨率越高）
3. a/d式芯片構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對瞬時的高頻干擾信號敏感；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，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)便于實現(xiàn)模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)的隔離，便于實現(xiàn)多個單片機共享同一路轉(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)有兩個中斷（采樣中斷、a/d轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷），多個模擬信號共享一個a/d芯片時，要考慮數(shù)據(jù)處理占用采樣中斷的時間；vfc式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中可只設(shè)一個采樣中斷，軟件在采樣中斷中的任務(wù)是鎖存計數(shù)器，并讀取計數(shù)器的值后存到循環(huán)存儲區(qū)。