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同時(shí)采樣ADC在DAS傳感器信號調(diào)理中的應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2010-11-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


圖5所示,函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的擺幅為±5V的信號通過R1和C1濾波后發(fā)送到MAX11046的通道1輸入端,R1和C1取值須滿足時(shí)間的要求,可以由式2求得:

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/187706.htm
R1MAX = (1/FSAMPLE - TCONV)/K(C1 + CSAMPLE)(式2)

式中:
R1MAX為最大源阻抗。
FSAMPLE為率。
TCONV為轉(zhuǎn)換時(shí)間(MAX11046的典型值為3µs)。
K為RC時(shí)間常數(shù),須滿足分辨率的要求(16位ADC,時(shí)間常數(shù)選擇為12)。
CSAMPLE為內(nèi)部電容(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的信號通過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對高精度電表測試設(shè)備的精度要求(0.2%級精度)。

上述測量的評估板設(shè)置如圖6所示。

圖6. MAX11046評估板的GUI,便于設(shè)計(jì)人員選擇不同的測量條件,這里選擇2.5ksps采樣率和4096個(gè)采樣點(diǎn)。
圖6. MAX11046評估板的GUI,便于設(shè)計(jì)人員選擇不同的測量條件,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)過調(diào)理(分壓和濾波)的來自函數(shù)發(fā)生器的±10V輸入信號(參見圖5中的框圖)。
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)過調(diào)理(分壓和濾波)的來自函數(shù)發(fā)生器的±10V輸入信號(參見圖5中的框圖)。

按照圖5所示電路的要求搭建測試裝置,可以得到高精度測量結(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, ±4.9503.500183.497040.089610.20
Channel 8, ±9.9007.000363.496950.092270.20

從表3可以看出所測量的RMS (meas)是對發(fā)生器產(chǎn)生的輸入信號RMS (gen)進(jìn)行測量、處理后的結(jié)果,結(jié)果顯示信號調(diào)理電路的RMS測試誤差近似為0.09%,完全符合歐盟標(biāo)準(zhǔn)IEC 62053對電表測量設(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)用對的需求。正確選擇信號調(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)控高級規(guī)范要求的參數(shù)指標(biāo)。


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