同時(shí)采樣ADC在DAS傳感器信號(hào)調(diào)理中的應(yīng)用及分析
加入技術(shù)交流群
圖5所示，函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的擺幅為±5V的信號(hào)通過(guò)R1和C1濾波后發(fā)送到MAX11046的通道1輸入端，R1和C1取值須滿足ADC采樣時(shí)間的要求，可以由式2求得： 本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/185904.htm
R1MAX = (1/FSAMPLE - TCONV)/K(C1 + CSAMPLE) (式2)
式中：
R1MAX為最大源阻抗。
FSAMPLE為采樣率。
TCONV為ADC轉(zhuǎn)換時(shí)間(MAX11046的典型值為3µs)。
K為RC時(shí)間常數(shù)，須滿足ADC分辨率的要求(16位ADC，時(shí)間常數(shù)選擇為12)。
CSAMPLE為內(nèi)部采樣電容(MAX11046的采樣電容約為20pF)。
從式2計(jì)算得到，采樣率為2.5ksps時(shí)，R1MAX約為12.1kΩ、C1 = 2700pF。在設(shè)計(jì)限制的范圍內(nèi)，選擇R1 = 10.0kΩ。C1 = 2700pF，大于CSAMPLE 100倍，能夠?yàn)閮?nèi)部采樣電容提供足夠的電荷支持。
圖5中，函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的擺幅為±10V的信號(hào)通過(guò)Rd分壓器和C2發(fā)送到MAX11046的輸入通道8，Rd = 20.0kΩ，從表2可以看出，這將產(chǎn)生大約0.12%的增益誤差。該指標(biāo)符合歐盟(EU)通用標(biāo)準(zhǔn)IEC 62053對(duì)高精度電表測(cè)試設(shè)備的精度要求(0.2%級(jí)精度)。
上述測(cè)量的評(píng)估板設(shè)置如圖6所示。 
圖6. MAX11046評(píng)估板的GUI，便于設(shè)計(jì)人員選擇不同的測(cè)量條件，這里選擇2.5ksps采樣率和4096個(gè)采樣點(diǎn)。
圖7. 用Excel軟件進(jìn)行仿真，示波器波形顯示了恢復(fù)后經(jīng)過(guò)調(diào)理(分壓和濾波)的來(lái)自函數(shù)發(fā)生器的±10V輸入信號(hào)(參見圖5中的框圖)。
按照?qǐng)D5所示電路的要求搭建測(cè)試裝置，可以得到高精度測(cè)量結(jié)果，如表3所示。
表3. 圖5所示數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果
| Generator Signal (VP-P) | Measured Parameters from Processed Excel Files | |||
| RMS (gen, VRMS) | RMS (meas, VRMS) | RMS Error (%) | Req (%) | |
| Channel 1, ±4.950 | 3.50018 | 3.49704 | 0.08961 | 0.20 |
| Channel 8, ±9.900 | 7.00036 | 3.49695 | 0.09227 | 0.20 |
從表3可以看出所測(cè)量的RMS (meas)是對(duì)發(fā)生器產(chǎn)生的輸入信號(hào)RMS (gen)進(jìn)行測(cè)量、處理后的結(jié)果，結(jié)果顯示信號(hào)調(diào)理電路的RMS測(cè)試誤差近似為0.09%，完全符合歐盟標(biāo)準(zhǔn)IEC 62053對(duì)電表測(cè)量設(shè)備的精度要求(0.2%)。
結(jié)論
MAX130x、MAX132x和MAX11046等高性能、多通道同時(shí)采樣ADC非常適合現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用對(duì)DAS的需求。正確選擇信號(hào)調(diào)理電路，可以獲得優(yōu)于歐盟標(biāo)準(zhǔn)和智能電網(wǎng)監(jiān)控高級(jí)規(guī)范要求的參數(shù)指標(biāo)。
評(píng)論