高性能、多通道、同时采样ADC在数据采集系统(DAS)中的设计

摘要：本文将帮助设计人员实现高性能、多通道、同时采样的数据采集系统(DAS)。介绍了元器件的合理选择及其PCB布线，以优化系统性能。Maxim的MAX1308、MAX1320和MAX11046是极具特色的同时采样ADC。本文给出的测试数据说明了遵循设计要点能够为系统带来的各项益处。
高性能、多通道、同时采样ADC在数据采集系统(DAS)中的设计
Joseph Shtargot, 应用工程师
Jun 19, 2009

摘要：本文将帮助设计人员实现高性能、多通道、同时采样的数据采集系统(DAS) 。介绍了元器件的合理选择及其PCB布线，以优化系
统性能。Maxim 的MAX1308 、MAX1320 和MAX11046 是极具特色的同时采样ADC 。本文给出的测试数据说明了遵循设计要点能够为系
统带来的各项益处。


引言
很多先进的工业应用需要使用高性能、多通道、同时采样ADC ，例如先进的电力线监控系统( 图1) 或现代三相电机控制系统( 图2) 。这些
应用需要在大约70dB 至90dB ( 取决于具体应用) 较宽的动态范围内实现精确的多通道同时测量。通常要求16ksps 甚至更高的采样速率。

MAX1308 、MAX1320 和MAX11046DAS器件在一个封装内集成了8 个独立的同时采样输入通道和高速逐次逼近ADC 。为了达到器件提
供的规格并优化其性能，设计人员必须合理设计系统、选择元器件并提供合理的PCB布局。


DAS 架构的典型示例




图1. 典型的电网监控应用

图1 中每相电源通过一个电流变压器(CT)和一个电压变压器(PT) 进行检测。整个系统包括四对此类结构( 三相中的每相对应一对、零线对
应一对) 。

通过对同时采样并经过量化的数据进行数字处理计算，可以获取瞬时和平均有功功率、无功功率、视在功率以及功率因数。
图2. 典型的电机控制系统

图2 中每个ADC 同时采样输入信号，无需复杂的DSP计算，传统算法需要重新调整采样数据，将这些数据组合到同时采样数组。


影响工业数据采集系统(DAS) 的主要噪声和干扰源
DAS定义了两类噪声/ 干扰。

第一类噪声源于内部电子元件，噪声源包括ADC 的转换处理噪声和谐