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[导读]芯片简介 AD7606是ADI公司的16位同步采样AD芯片,采样率高达200k。共有三个型号:AD7606/AD7606-6/AD7606-4,分别是8、6、4个采集通道。在电力线路测量和保护系统中,需要对多相输配电网络的大量电流和电压通道进行同步采样,AD7606是电力系统中最常用的AD采样芯片。

图 1

片上集成模拟输入箝位保护、二阶抗混叠滤波器、跟踪保持放大器、16位电荷再分配逐次逼近型ADC内核、数字滤波器、2.5V基准电压源及缓冲、高速串行和并行接口。AD7606采用5V单电源供电,不再需要正负双电源,并支持真正±10V或±5V的双极性信号输入。所有的通道均能以高达200kSPS的速率进行采样,同时输入端箝位保护电路可以承受最高达±16.5V的电压。传统的逐次逼近(SAR)型ADC,由于其采样电容的设计,模拟输入前端一般需要运算放大器(简称运放,Operation Amplifier)来实现内部采样电容的驱动。正因此电容的存在,其等效输入阻抗与采样频率相关,而且在一些高采样率的应用中,使得前端驱动运放的选择变得十分苛刻。

图 2

但在AD7606内部的信号调理电路中,已经包含了低噪声、高输入阻抗的信号调理电路,其等效输入阻抗完全独立于采样率且固定为1Mohm。同时输入端集成了具有40dB抗混叠抑制特性的滤波器,更是简化了前端设计,不再需要外部驱动和滤波电路。因此,二次互感器输出的信号无需再经过运放来缓冲就可以直接接入AD7606。

AD7606内部集成了2.5V带隙电压基准和基准缓冲电路,其温度系数典型值为±10ppm/℃。设计应用中,选用内置基准或外部基准,将取决于系统的要求。多片ADC的设计中,如果需求高绝对精度,则应采用高初始精度和低温度系数的外部基准,以消除不同器件内置基准之间的差异而带来的误差。推荐选用初始精度0.04%,温度系数3ppm/℃的ADR421B。如果需求多片ADC通道之间的数值匹配,可设置第一片AD7606工作在内置基准模式,其余AD7606为外部基准模式,然后通过第一片AD7606的内置基准输出供给其余AD7606。这样,在不加外部基准的情况下即可保证多个AD7606通道间数据的匹配性,但此时系统的绝对精度取决于内置基准的性能。

图 3

AD7606还提供了过采样和数字滤波功能。通过管脚OS[2:0]可以设置过采样倍数(OSR)为x2,x4,x8,x16,x32,x64。过采样打开后,内部的过采样控制电路和1阶Sinc数字滤波器会自动被使能,同时-3dB带宽也会相应的改变。

ADC一般需要模拟电源和数字电源。大多数的系统都会有5V数字电源,却不一定具有5V模拟电源。此时如果模拟电路和数字电路共用同一个5V电源,有害的数字噪声可能会耦合到模拟电路并降低ADC的性能,通常应该避免这样的设计。如果不可避免,需要将5V的数字电源进行很好的滤波后再供给模拟电路用。AD7606的去耦设计十分简洁,仅需要9个电容,其中包括2个10uF,2个1uF,5个0.1uF。


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