EVAL-ADIS2Z模數(shù)轉換器有什么特點

傳統(tǒng)上，同步采樣逐次逼近寄存器(SAR) ADC被視為是對主要由能源客戶提出的提供保護繼電器應用的需求的響應。在輸配電網(wǎng)絡中，保護繼電器監(jiān)測電網(wǎng)，以盡快對任何故障情況（過壓或過流）作出反應，避免造成嚴重損壞。

為了監(jiān)測傳輸?shù)碾娫矗枰綔y量電流和電壓。電流是通過變壓器(CT)來測量的，在通過變壓器后，電流減小，提供隔離，并通過負載電阻轉換為電壓。電壓是通過電阻網(wǎng)絡來測量的，這是一個分壓器，它將電壓從kV范圍降至V范圍。ADI公司提供同步采樣ADC來監(jiān)測電壓和電流，以簡化雙器件、四器件或八器件的功率計算。圖1所示的信號鏈原理圖通常用于測量單相，多相電力系統(tǒng)的功率需要使用通道數(shù)量更高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)，即8個通道對應3個相位和1個中性相位。

何時使用外部前端電阻

雖然電阻輸入ADC被設計成直接與大多數(shù)傳感器連接，但在某些情況下，可能需要在模擬輸入前面增加外部電阻。例如，如果應用需要額外的抗混疊濾波，或需要保護輸入不受過流故障影響，就可能出現(xiàn)上述這種情況。

抗混疊濾波器

盡管電阻輸入ADC通常提供一個內部抗混疊濾波器，但許多應用可能以較低的采樣頻率運行，因此，需要較低的轉折頻率。一個常見的要求是：在每個工頻周期采集256個樣本，也就是說，對于50 Hz電網(wǎng)系統(tǒng)，采樣頻率(fS)為12.8 kSPS。

輸入保護

在其他應用示例中，特別是在保護繼電器市場中，在故障發(fā)生時，過電流可能會流入模擬輸入引腳。為免損壞器件，絕對最大額定值(AMR)指示須將輸入電流限制在10 mA以下。我們建議使用一個外部串聯(lián)電阻來限制這種潛在的輸入電流。

如果傳感器輸出電壓意外增大到±30 V，輸入箝位保護電路（可以傳輸高達±16.5 V的電壓）將開啟并傳輸大量電流，從而損壞該器件。在模擬輸入前面使用一個1.35 kΩ RFILTER，如此，在過應力期間，可以防止高于10 mA的電流流動；但是，我們建議使用更大的電阻（例如10 kΩ）來防止頻段達到最大限值。

在任何情況下，必須使用公式2中計算的大電阻（適用于抗混疊濾波器(AAF)或限流）中的一個來確保滿足兩種條件。但是，請注意，如果在故障狀態(tài)下模擬輸入信號的潛在過應力低于±21 V，且無需使用外部AAF，則可能無需使用外部電阻。

外部電阻導致的誤差

引入此類外部電阻的缺點是，無論是用于額外濾波，還是用于保護器件免受大電流的影響，它們都會影響系統(tǒng)的精度。例如， AD7606經過工廠調試，可以在整個溫度和電源范圍內提供極低的偏置和增益誤差，分別為最大32 LSB1和6 LSB。但是，在增加外部無源器件之后，這些規(guī)格不再有效，因為系統(tǒng)增益誤差（系統(tǒng)將其視為電阻輸入ADC+前面的電阻）會增大到大于AD7606的增益誤差。系統(tǒng)設計師很關注這種系統(tǒng)增益誤差，因為這意味著他們必須自己執(zhí)行系統(tǒng)增益校準，才能保證他們的最終產品能夠達到標準或最終用戶所要求的目標精度。我們可以使用兩種方法執(zhí)行系統(tǒng)增益校準：

• 在生產中執(zhí)行增益校準，也就是說，生產的每個系統(tǒng)均需通過校準程序測試，存儲校準系數(shù)，然后使用這些系數(shù)來消除增益誤差。這與ADC在IC層面執(zhí)行的操作相似，但是是在系統(tǒng)層面。

• 對每個ADC樣本使用固定的校正因子。因為下一節(jié)給出的分析很詳細地講解了系統(tǒng)增益誤差，所以數(shù)字主機控制器會使用消除系統(tǒng)增益誤差的因子來乘以從ADC中獲取的每個樣本。后文稱之為后端校準。

使用第一種解決方案可以實現(xiàn)出色精度，但需要很長時間進行出廠測試，這會大大增加產品的成本。第二種解決方案雖然更便宜，但不那么精準，因為它是基于ADC的典型輸入阻抗，且使用控制器資源，在有些情況下，會受到限制。有時候，為了避免這兩種復雜情況，客戶可能會選擇使用一個很大的輸入阻抗，在這種情況下，前端電阻導致的誤差會降低，使得系統(tǒng)精度隨之提高。通過使用這種方法，問題從系統(tǒng)問題轉變?yōu)镮C問題。但是，這可能不是的方法，因為增加輸入阻抗意味著必須開發(fā)新的解決方案，這需要時間，且會導致產生新的問題，例如會因這些更大的片內電阻導致更高的噪聲。AD7606B 和 AD7606C 具有片內增益校準功能，可以消除外部電阻導致的系統(tǒng)增益誤差，在不經校準的情況下實現(xiàn)出色精度，避免增加系統(tǒng)解決方案的成本。