低成本、8通道、同步采樣數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

圖3. 頂層去耦

　　電路板頂層上的四個陶瓷電容是REFIN/REFOUT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(yīng)的引腳。圖4顯示了底層去耦布局，它用于4個AVCC 引腳和VDRIVE 引腳的去耦。這里使用了多個過孔將引腳與其相應(yīng)的去耦電容相連。AD7607器件周圍去耦電容的對稱布局有利于器件間的性能匹配。多個過孔用來將電容焊盤和引腳焊盤接地及接到電壓平面和基準(zhǔn)電壓走線。

圖4. 底層去耦

　　通道間匹配

　　在高通道數(shù)系統(tǒng)中，良好的通道間和器件間性能匹配可以大大簡化校準(zhǔn)程序。AD7607器件、模擬輸入通道和去耦電容的對稱布局有助于多個器件之間的性能匹配。使用公共系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓能進一步增強系統(tǒng)的匹配性能。圖5顯示所有輸入接地時電路板上8個通道的實測匹配性能。這里展示了最多三個碼的分布直方圖，各通道直方圖的中心為碼1。

圖5. 輸入接地時8個通道的直方圖

　　交流性能

　　本電路中，AD7607配置為在外部基準(zhǔn)電壓源模式下工作。ADR421為AD7607的REFIN/REFOUT引腳提供2.5 V基準(zhǔn)電壓。對AD7607的通道1施加一個1 kHz信號。AD7607的輸入范圍配置為±5 V。在所有8個通道上以200 kSPS采樣時，AD7607的SNR達到84.12 dB。這一性能相當(dāng)于大約13.7位的有效位數(shù)(ENOB)，其中ENOB = (SNR ? 1.76 dB)/6.02。

圖6. FFT顯示SNR為84.12 dB（輸入 = 1 kHz，fs = 200 kSPS）

　　為進一步提高SNR性能和系統(tǒng)的ENOB，可以將AD7607配置為以8倍過采樣模式工作。這種模式下，SNR提高到85.25 dB，因而有效位數(shù)提高到13.9位。當(dāng)AD7607在8倍過采樣模式下使用時，各通道的吞吐速率降至25 kSPS。

圖7. FFT顯示SNR為85.26 dB（8倍過采樣，fs = 25 kSPS）

　　上述建議布局能夠確保一個AD7607實現(xiàn)良好的通道間匹配性能，并且同一PCB板上的多個AD7607之間也具有良好的器件間匹配性能。AD7607和ADR421能夠?qū)崿F(xiàn)84 dB的SNR，滿足變電站自動化設(shè)備中的低壓保護和測量應(yīng)用的80 dB以上動態(tài)范圍需求。

　　常見變化

　　AD7607是一款8通道、14位DAS。ADI還提供 AD7606-6 （6通道16位DAS）和 AD760*（4通道16位DAS）。AD7608是一款8通道、18位DAS。相應(yīng)的基準(zhǔn)電壓源可以利用基準(zhǔn)電壓源選型和*估工具進行選擇。