基于16位8通道DASAD7606的系統布局考慮
在電力線路測量和保護系統中,需要對多相輸配電網絡的大量電流和電壓通道進行同步采樣。這些應用中,通道數量從6個到64個以上不等。AD76068通道數據采集系統(DAS)集成16位雙極性同步采樣SAR ADC和片內過壓保護功能,可大大簡化信號調理電路,并減少器件數量、電路板面積和測量保護板的成本。高集成度使得每個AD7606只需9個低值陶瓷去耦電容就能工作。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/151138.htm在測量和保護系統中,為了保持多相電力線網絡的電流和電壓通道之間的相位信息,必須具備同步采樣能力。AD7606具有寬動態范圍,是捕獲欠壓/欠流和過壓/過流狀況的理想器件。輸入電壓范圍可以通過引腳編程設置為±5 V或±10 V。
此電路筆記詳細介紹針對采用多個AD7606器件應用而推薦的印刷電路板(PCB)布局。該布局在通道間匹配和器件間匹配方面進行了優化,有助于簡化高通道數系統的校準程序。當通道間匹配非常重要時,此電路可以使用2.5 V內部基準電壓源AD7606;而對于要求出色絕對精度的高通道數應用,此電路可以使用外部精密基準電壓源ADR421,它具有高精度(B級:最大值±1 mV)、低漂移(B級:最大值3 ppm/°C)、低噪聲(典型值1.75 μV p-p,0.1 Hz至10 Hz)等特性。低噪聲及出色的穩定性和精度特性使得ADR421非常適合高精度轉換應用。這兩個器件相結合,能夠實現業界前所未有的集成度、通道密度和精度。
電路描述
AD7606是一款集成式8通道數據采集系統,片內集成輸入放大器、過壓保護電路、二階模擬抗混疊濾波器、模擬多路復用器、16位200 kSPS SAR ADC和一個數字濾波器。圖1所示電路包括兩個AD7606器件,可以配置為使用2.5 V內部基準電壓源或2.5 V外部基準電壓源ADR421。如果REF SELECT引腳接邏輯高電平,則選擇內部基準電壓源。如果REF SELECT引腳接邏輯低電平,則選擇外部基準電壓源。
電源要求如下:AVCC = 5 V, VDRIVE = 2.3 V至5 V(取決于外部邏輯接口要求)。
本電路筆記描述一個評估板的布局和性能,其中內置兩個AD7606,構成一個16通道數據采集系統。為實現良好的通道間匹配和器件間匹配,模擬輸入通道和器件去耦的對稱布局非常重要。所示數據支持利用圖1所示16通道ADC實現的匹配性能。
圖1. 采用兩個AD7606 8通道DAS的16通道、16位數據采集系統
16通道DAS的雙路AD7606板布局
在內置多個AD7606器件的系統中,為確保器件之間的性能匹配良好,這些器件必須采用對稱布局。圖2顯示采用兩個AD7606器件的布局。
圖2. 采用兩個AD7606的16通道DAS的PCB布局
AVCC電壓平面沿兩個器件的右側布設,VDRIVE 電源走線沿兩個AD7606器件的左側布設。基準電壓芯片ADR421位于兩個AD7606器件之間,基準電壓走線向上布設到U2的引腳42,向下布設到U1的引腳42。使用實心接地層。這些對稱布局原則適用于含有兩個以上AD7606器件的系統。AD7606器件可以沿南北方向放置,基準電壓位于器件的中間,基準電壓走線則沿南北方向布設,類似于圖2。
良好的去耦也很重要,以便降低AD7606的電源阻抗,及其電源尖峰幅度。去耦電容應靠近(理想情況是緊靠)這些引腳及其對應接地引腳放置。
REFIN/REFOUT引腳和REFCAPA、REFCAPB引腳的去耦電容是攸關性能的重要電容,應盡可能靠近相應的AD7606引腳。可能的話,應將這些電容放在電路板上與AD7606器件相同的一側。圖3顯示AD7606電路板頂層的建議去耦配置。所示的四個陶瓷電容是REFIN/REFOUT引腳、REGCAP引腳、REFCAPA引腳和REFCAPB引腳的去耦電容。這些電容沿南北方向放置,以便盡可能靠近相應的引腳。
圖3. 頂層去耦,顯示了兩個REFCAPA引腳、REFIN/REFOUT引腳和REFCAPA/B引腳的去耦電容
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