同时采样ADC在DAS传感器信号调理中的应用
引言
许多高端工业应用采用了高性能、多通道数据采集系统(DAS)，用于处理高精度工业传感器产生的实际信号，有些复杂系统需要使用高性能、多通道、同时采样ADC，例如：MAX11046、MAX1320、MAX1308等。
首先，我们考虑图1所示一款高端三相电力线监测系统，这类工业应用需要在高达90dB (取决于具体应用)的动态范围、64ksps典型采样率的条件下精确地同时采集多通道数据。为了获得最高系统精度，必须正确处理来自传感器(图1中的CT、PT变压器)的信号，以满足ADC输入量程的要求，从而保证DAS的性能指标满足不同国家相关标准的要求。
图1. 基于MAX11046、MAX1320、MAX1308的DAS在电网监控中的典型应用
SAR ADC在工业DAS中的作用
如图1所示，MAX11046、MAX1320及MAX1308可同时测量三相及零相电压和电流，每款ADC均采用逐次逼近寄存器(SAR)架构。从其名称即可看出，SAR ADC采用的是对半查找法则(逐次逼近)。MAX11046、MAX1320和MAX1308均提供高速转换(8通道的每通道高达250ksps)，支持瞬态信号监测，并具有灵活的±10V、±5V或0至5V接口。表1列出了部分Maxim的SAR ADC产品的典型特性，如需了解详细信息，请参考每款型号的数据资料。
表1. 高性能、多通道SAR ADC产品的典型特性
| Part | Channels | Input Range (V) | Resolution (Bits) | Speed (ksps, max) | SINAD (dB) | Input Impedance |
| MAX1304 | 0 to 5 | |||||
| MAX1308 | ±5 | 12 | 456 | 71 | ||
| MAX1312 | ±10 | Medium, (approx 2kΩ) | ||||
| MAX1316 | 8 | 0 to 5 | ||||
| MAX1320 | ±5 | 14 | 250 | 76.5 | ||
| MAX1324 | ±10 | |||||
| MAX11046 | ±5 | 16 | 250 | 91.4 | Very high (in 10s of MΩ); mostly capacitive |
CT、PT (传感器)变压器的典型输出为±10VP-P或±5VP-P。如表1所示，MAX130x和MAX132x系列ADC可支持这些范围，MAX11046的输入范围只适用于±5V的变压器常用输入范围。
MAX130x和MAX132x系列ADC的输入阻抗较低，在电网监控系统中需要增加输入缓冲器和低通滤波器(图2)，以保证12位至14位的精度。
注：如需了解有关高阶、连续时间低通滤波器的设计信息，请参考应用笔记733：“A Filter Primer”和应用笔记738：“Minimizing Component-Variation Sensitivity in Single Op Amp Filters”。Maxim还提供MAX9943/MAX9944或MAX4493/MAX4494/MAX4495等高精度运算放大器，非常适合这些应用。
图2. 采用MAX130x和MAX132x系列ADC构建的电力线监控系统板级框图，图中需要一个有源低通滤波器连接CT和PT变压器。
MAX11046提供可选择的有源输入缓冲器/低通滤波器，MAX11046具有非常高的输入阻抗，可直接连接到特定传感器(参见表1)。以CT、PT测量变压器为代表的低阻传感器(等效阻抗RTRANS在10Ω至100Ω量级)，可以通过简单的RC模拟前端(AFE)直接连接到MAX11046输入端。如果测量信号频带内的50Hz/60Hz混叠噪声较低，由输入RC电路构成的低通滤波器即可满足要求。
图3给出了一个简单的高性价比解决方案，使得MAX11046能够支持±5V或±10V输入范围。
图3. MAX11046在典型电网监控应用中的板级框图，图中通道1连接±5V变压器，通道8连接±10V变压器。
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