高性能/多通道ADC在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)中的應(yīng)用

圖11. 基于8通道MAX11046的DAS系統(tǒng)電路板布局的第4層，電源平面分區(qū)。


圖12. 獨(dú)立的地層，第5層，數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)分別在兩側(cè)布線。

測(cè)試結(jié)果

圖13、圖14和圖15提供了基于MAX11046多芯片、多通道、同時(shí)采樣DAS工業(yè)原型機(jī)的一些測(cè)試結(jié)果。精密的2.048V直流基準(zhǔn)(由MAX6126電壓基準(zhǔn)提供)作用在DAS的MAX11046輸入端。ADC輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果的范圍為±32768。圖13是對(duì)用戶提供的一個(gè)PCB原型進(jìn)行測(cè)試的結(jié)果，該設(shè)計(jì)違反了電源布局和輸入信號(hào)完整性的布板原則。測(cè)試數(shù)據(jù)和直方圖顯示：噪聲/干擾使DAS的有效位降至大約11.5。由于直方圖測(cè)試模板不穩(wěn)定，也反映了測(cè)量的不可預(yù)期性。


圖13. 對(duì)用戶的PCB布板不合理的DAS進(jìn)行測(cè)試得到的輸出直方圖

圖14是對(duì)用戶的PCB布局進(jìn)行改進(jìn)后的測(cè)試結(jié)果，采取了本文介紹的電源/地布局規(guī)則和保持輸入信號(hào)完整性的處理方案。從測(cè)試結(jié)果和直方圖可以看出顯著的性能改善，DAS系統(tǒng)的有效位達(dá)到約13.5。在此測(cè)試期間，直方圖模板變得具有可重復(fù)性，反映了測(cè)量的穩(wěn)定性得到了改善。


圖14. 對(duì)用戶的PCB進(jìn)行改進(jìn)后測(cè)試得到的DAS輸出直方圖，改善了原電路板的電源/地布局，并采取了保持信號(hào)完整性的措施。

圖15是在相同測(cè)試條件下，在同一實(shí)驗(yàn)室對(duì)Maxim DAS的測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果和直方圖顯示，DAS的有效位達(dá)到大約14。該測(cè)試中，直方圖模板具有非常好的可重復(fù)性，反映了測(cè)試的穩(wěn)定性和Maxim布板、設(shè)計(jì)配置的優(yōu)勢(shì)。


圖15. Maxim DAS的輸出直方圖

結(jié)論

MAX1308、MAX1320、MAX11046等高性能、多通道、同時(shí)采樣ADC在新型DAS中尤其有用，能夠達(dá)到或超出“智能”電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的要求(參見應(yīng)用筆記4281：Advanced Power-Line Monitoring Requires a High-Performance, Simultaneous-Sampling ADC)或三相電機(jī)控制系統(tǒng)的要求。

為了達(dá)到DAS設(shè)計(jì)指標(biāo)以及這些ADC數(shù)據(jù)資料發(fā)布的指標(biāo)，需要遵循嚴(yán)格的設(shè)計(jì)原則。這些設(shè)計(jì)考慮包括：LPF濾波器、低噪聲緩沖器和基準(zhǔn)選擇、元件布局、PCB布局以及電源噪聲/紋波的濾波。注意了這些設(shè)計(jì)原則，即可獲得新一代高性能ADC的優(yōu)異結(jié)果。