基于 16 位 88 通道 DAS AD7606

所需积分/C币:50 2014-05-26 14:53:18 303KB PDF
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的可扩展多通道同步采样数据采集系统(DAS)的布局考虑 电路功能与优势 在电力线路测量和保护系统中,需要对多相输配电网络的大量电流和电压通道进行同步采样。这些应用中, 通道数量从6 个到64个以上不等。AD76068通道数据采集系统(DAS)集成16 位双极性同步采样SAR ADC 和片内过压保护功能,可大大简化信号调理电路,并减少器件数量、电路板面积和测量保护板的成本。高 集成度使得每个 AD7606 只需 9 个低值陶瓷去耦电容就能工作。 在测量和保护系统中,为了保持多相电力线网络的电流和电压通道之间的相位信息,必须具备同步采样能 力。AD7606 具有宽动态范围,是捕获欠压/欠流和过压/
使用实心接地层。这些对称布局原则适用于含有两个以上AD7606器件的系统。AD7606器件可以沿南北 方向放置,基准电压位于器件的中问间,基准电压走线则沿南北方向布设,类似于图2。 良好的去耦也很重要,以便降低AD7606的电源阻抗,及其电源尖峰幅度。去耦电容应靠近(理想情况是 紧靠)这些引脚及其对应接地引脚放置。 REFIN/REFOUT引脚和 REFCAPA、 REFCAPB引脚的去耦电容是攸关性能的車要电容,应尽可能靠近相 应的AD7606引脚。可能的话,应将这些电容放在电路板上与AD7606器件相同的一侧。图3显示AD7606 电路板顶层的建议去裡配置。所示的四个陶瓷电容是REFN/ REFOUT引脚、 REGCAP引脚、 REFCAPA 引脚和 REFCAPB引脚的去耦电容。这些电容沿南北方向放置,以便尽可能靠近相应的引脚。 ●●● 2 Ouu 图3。顶层去耦,显示了两个 REFCAPA引脚、 REFINREFOUT引脚和 REFCAPAB引脚的去耦电 容 放大 图4显示底层去耦配置,它用于四个AVCC引脚和DRⅣE引脚的去耦。使用多个过孔将引脚与其相应的 去耦电容相连。AD7606器件周围去耦电容的对称布局有利于器件间的性能匹配。多个过孔用来将电容焊 盘和引脚焊盘接地及接到电压平面和基准电压走线。 EO 图4.底层去耦,显小了四个AVcc引肤和 VDRIVE引脚的去耦电容 放大 16通道系统的通道间匹配 在高通道数系统中,良好的通道间和器件间性能兀配可以人人简化校准程序。AD7606器件、模拟输入通 道和大耦电容的对称布局有助于多个器件之间的性能匹配。使用公共系统基准电压将能进一步增强系统的 匹配性能。图5显示所有输入接地时,用丁测量板上16个通道之间性能匹配的电路配置。还有最多7个 码的分布直方图,各通道直方图的屮心为码0,如图6所示。 HEFTPEFOUT 开FFLE「 kci AD7胎 Ao ADR421 GND REF1wR三FoLT 10证F100nF y100nF 10pF REF SEI三sT A口7略 图5用于测试16通道系统通道间匹配的电路示意图,该系统采用两个AD7606和外部基准电压源 ADR421,所有输入接地 放大 a ruhr画 图6.图5所示电路的直方图,显示了使用外部基准电压源ADR421的16通道系统的通道间匹配性能 放大 AD7606内部基准电压源用作系统基准电压源 AD7606内置一个25V基准电压源,经过内部放人,它可以为AD7606ADC提供约45∨的缓冲基准电 压。在通道间和器件间匹配性能至关重要的高通道数应用中,可以用一个AD7606的内部基准电压源为另 个AD7606器件提供基准电压。在此配置中,U1配置为在内部基准电压下工作,如图7所示 FEFINREF oUT 104+比r PFF SFIFCT 1kM 八D7G6 75y Avcc ADR421 REFINIREFOUT HF 100nF 100nF 10pF REF SELECT AD7606 v VB 图7.用于测试一个AD7606通道间匹配的电路示意图,使用U1内部基准电压源 放大 AD7606U2器件可配置为在外部基准电压源模式下工作。∪1REFN/ RFOUT引脚提供的2.5V基准电压 路由至U2的 REFINREFOUT引脚。一个10μ去耦电容位于AD7606器件的 REFINREFOUT引脚。 在AD7606U1和U2上, REFCAPA和 REFCAPB引脚短接在一起,并通过一个10μF陶瓷电容去耦全 GND 两个AD7606器件均以200kSPs的采样速率作,一个7.5V直流信号施加于U1的V1和V2,如图7 所小。码的直方图如图8所小。在同一器件的通道之间,平均输出码相差1.2个码。板上的所有16个通道 以200kSPS速率进行转换。 8城 ACHoR 图8.图7所示电路的直方图 放大 75V信号旌加于U1的Ⅵ1和U2的Ⅴ1,板上的所有16个通道以200kSPS速率工作,如图9的配置电 路示意图所示。码的直方图如图10所示。在个同器件的Ⅴ1通道之间,半均输出码相差1.4个码。 F上F|H中上FU 10F RFF FIFCT A07606 ∵!2 ADR421 v GND REFIN REFOUT 10HF conf 100nF 10HF REF SELF AD760 U2 23●●●v 想 图9.用于测试两个AD7606之间器件间匹配的电路示意图,U1内部基准电压源用作系统基准电压源 放大 自DEC1D2 sIsso x11 里B是7币, 图10.图9所小电路的直方图 放大 将一个AD7606的内部基准电压源用作系统基准电压源时,以上直方图显示,一个AD7606器件的通道之 间以及多个器件的通道之间都具有非常好的匹配性能。 绝对精度 除了通道间匹配和器件间匹配外,如樊ADC转换结果的绝对精度也非常重要,则应使用外部小容差、低漂 移基准电压源作为系统基准电压源。在该电路中,ADR42125V基准电压源用作系统基准电压源 施加于AD7606器件的基准电压会影响ADC输出码: actual ideal code 0¥ 2.5 实际理想码的值会因温度而不同,具体取决于系统基准电压源的温度系数特性。在绝对精度非常重要的应 用中,或者在希望避免通过复杂的温度校准程序实现绝对精度和通道匹配的应用中,应当使用ADR421等 小容差、低漂移2.5V基准电压源作为AD7606器件的系统基准电压源。 7.5直流电压施加于U1的输入(√1和V2),如图11的电路所示,并使用外部基准电压源。U1的两个 通道的直方图如图12所示。两个通道的码直方图半均值相差0.9LSB REF MREF UJI 1F FF写EF「 A7s日 11 AWcc ADR421 OUT GND REF M'REFCUT 10F100mF 100n10pF W REF SELECT 1kG AD7606 图11.用于测试一个AD7607通道间匹配的电路示意图,使用外部基准电压源 放大 DC⊥2 可 bus ascor 图12.图11所示电路的直方图 放人 在用于测试器件间匹配的图13所示电路中,7.5V直流信号施加于U1和U2AD7606器件的V1通道,并 使用外部基准电压源。两个AD7606器件的两个V1通道的码直方图如图14所示。板上的所有16个通道 以200ksPS吞吐速率工作。U1和U2的Ⅵ1通道之间的码直方图平均值相差0.6LSB。 开FF知RFF门 HEE SELEI AD7F04 Ay ADR421 v GND EFINRE 10uF 100nF 100nF 10UF RE-SELE ACTEOE UE 图13.用于测试两个AD7606器件间匹配的电路示意图,使用外部基准电压源 放大 AD.I 回回 4mH…4r ee:o dELo 图14.图13所小电路的直方图 放大 以上直方图显示,采用ADR421外部系统基准电压源时,一个AD7606器件的直方图平均值间匹配和多个 AD7606器件的直方图平均值间匹配均小于1LSB。 结论 本布局能够确保通过一个AD7606实现通道间良好匹配性能,并且同一PC板上的多个AD7606之间也具 有良好的器件间匹配性能。AD7606器件的对称布局,特別是去耦电容将有助于实现良好的通道间匹配和 器件间匹配。在高通道数系统中,良好的通道间和器件间性能匹配意味着校准程序得以裣化。 回到顶部 常见变化 AD7606是款8通道DAS,还可以使用AD7606-6(6通道DAS)和AD7606-4(4通道DAS)。AD7607 是AD7606的14位版本。其它基准电压源可以利用基准电压源选型和评估工具进行选择。 回到顶郡 此电路中所用产品: 产品 描述 AD7606 8通道DAS,内置16位、双极性、同步采样ADC AD7606-4 8/6/4通道DAS,内置16位、双极性、同步采样ADC AD7606-6 8/6/4通道DAS,内置16位、双极性、同步采样ADC ADR421 超精密、低噪声、2.500 V XFET⑧基准电压源

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