AD7656的原理介紹及在繼電保護(hù)產(chǎn)品中的應(yīng)用

AD7656在轉(zhuǎn)換過(guò)程中,對(duì)于電容的要求比較嚴(yán)格,主要原因是模數(shù)轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換過(guò)程中需要足夠的電能量保證其完整正確地把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)。由于AD7656有6個(gè)獨(dú)立通道的ADC,所以6個(gè)通道同步轉(zhuǎn)換的過(guò)程中,需要較多的瞬態(tài)電流從AVCC流入AD,因此需要較多的能量保證AVCC的電源電壓的供給,所以在設(shè)計(jì)上需要配置足夠的電容。不恰當(dāng)?shù)碾娙菰O(shè)計(jì)和電路板設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)電路的整體性能造成很大的影響。通過(guò)實(shí)際的測(cè)試和試驗(yàn),推薦以下幾種設(shè)計(jì)方案。

3.5.1 方案一

圖7是推薦的可以得到最好性能的電容設(shè)計(jì)。主要的設(shè)計(jì)要求包括：

(1) VDD,VSS,Vdrive,DVCC,REFCAPA,REFCAPB,REFCAPC,REFIN／OUT管腳都需要一個(gè)100nF和10μF的去耦電容;

(2) 每個(gè)AVCC管腳需要配置一個(gè)100nF和一個(gè)10μF的去耦電容;

(3) 在AVCC的板級(jí)輸人端加入一個(gè)推薦為22μF以上的去耦電容;

(4) 設(shè)計(jì)單獨(dú)的AVCC電源平面。

3.5.2 方案二

通過(guò)一些試驗(yàn)證明,方案一對(duì)于設(shè)計(jì)電路板的排布是一個(gè)十分艱巨的任務(wù),為了減少對(duì)于板級(jí)面積的壓力,設(shè)計(jì)了方案二。其基本可以達(dá)到方案一的效果,電路與方案一類(lèi)似,設(shè)計(jì)差別為：

(1) 每個(gè)AVCC管腳需要配置一個(gè)10μF的去耦電容;

(2) 每個(gè)AVCC管腳需要單獨(dú)通過(guò)過(guò)孔連接到AVCC電源平面。

3.5.3 方案三

方案三是更加簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)方案,是在方案一基礎(chǔ)上建立的,具體差別為：

(1) 把6個(gè)ADC的AVCC電源管腳分成3組,每組放置一個(gè)100μF的去耦電容;

(2) 不需要較大的去耦電容放置在板級(jí)AVCC輸入端。

3.6 其他設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

3.6.1 復(fù)位問(wèn)題

用AD7656進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的時(shí)候,要注意到一點(diǎn)：無(wú)論采取硬件模式或軟件模式,在AD7656上電后必須對(duì)其進(jìn)行復(fù)位,復(fù)位脈沖一般在100ns以上。

3.6.2 Vdrive連接問(wèn)題

Vdrive管腳主要用于控制總線(xiàn)上的電壓信號(hào),一般與所用I／O總線(xiàn)的電壓一致,所以可以提供3.3V或是5V。

3.6.3 總線(xiàn)緩沖問(wèn)題

在設(shè)計(jì)中建議加入一級(jí)緩沖,主要為了防止由于數(shù)字噪聲耦合到電源對(duì)A／D轉(zhuǎn)換產(chǎn)生影響,推薦設(shè)計(jì)使用ADI公司的ADG3308。ADG3308是一款A(yù)DI公司最新推出的用于總線(xiàn)電平轉(zhuǎn)換和隔離的芯片,能在1.2V～5.5V的電源系統(tǒng)中以40Mbps的速率傳輸數(shù)據(jù)。與其他解決方案不同,ADG3308不需要用DIR引腳選擇數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?它接受該器件中每一個(gè)具體通道執(zhí)行的自動(dòng)檢測(cè),從而允許同時(shí)讀和寫(xiě)信號(hào),設(shè)計(jì)上簡(jiǎn)單方便。

總之,AD7656作為6通道、同步采樣的16bit AD轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品,是專(zhuān)為針對(duì)電力繼電保護(hù)和電機(jī)控制設(shè)計(jì)量身定做的一款產(chǎn)品,同時(shí)也適用于電力故障錄波、負(fù)控終端等產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。