基于16位8通道DASAD7606的系統布局考慮

在電力線(xiàn)路測量和保護系統中，需要對多相輸配電網(wǎng)絡(luò )的大量電流和電壓通道進(jìn)行同步采樣。這些應用中，通道數量從6個(gè)到64個(gè)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(guò)壓保護功能，可大大簡(jiǎn)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(gè)AD7606只需9個(gè)低值陶瓷去耦電容就能工作。

在測量和保護系統中，為了保持多相電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )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(dòng)態(tài)范圍，是捕獲欠壓/欠流和過(guò)壓/過(guò)流狀況的理想器件。輸入電壓范圍可以通過(guò)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(gè)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(jìn)行了優(yōu)化，有助于簡(jiǎn)化高通道數系統的校準程序。當通道間匹配非常重要時(shí)，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(gè)器件相結合，能夠實(shí)現業(yè)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(guò)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(gè)數字濾波器。圖1所示電路包括兩個(gè)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(gè)評估板的布局和性能，其中內置兩個(gè)AD7606，構成一個(gè)16通道數據采集系統。為實(shí)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(chēng)布局非常重要。所示數據支持利用圖1所示16通道ADC實(shí)現的匹配性能。

圖1. 采用兩個(gè)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(gè)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(chēng)布局。圖2顯示采用兩個(gè)AD7606器件的布局。

圖2. 采用兩個(gè)AD7606的16通道DAS的PCB布局

AVCC電壓平面沿兩個(gè)器件的右側布設，VDRIVE 電源走線(xiàn)沿兩個(gè)AD7606器件的左側布設?；鶞孰妷盒酒珹DR421位于兩個(gè)AD7606器件之間，基準電壓走線(xiàn)向上布設到U2的引腳42，向下布設到U1的引腳42。使用實(shí)心接地層。這些對稱(chēng)布局原則適用于含有兩個(gè)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(xiàn)則沿南北方向布設，類(lèi)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(guān)性能的重要電容，應盡可能靠近相應的AD7606引腳?？赡艿脑?huà)，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(gè)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(gè)REFCAPA引腳、REFIN/REFOUT引腳和REFCAPA/B引腳的去耦電容