高性能/多通道ADC在數據采集系統(DAS)中的應用

圖11. 基于8通道MAX11046的DAS系統電路板布局的第4層，電源平面分區。


圖12. 獨立的地層，第5層，數字信號和模擬信號分別在兩側布線。

測試結果

圖13、圖14和圖15提供了基于MAX11046多芯片、多通道、同時采樣DAS工業原型機的一些測試結果。精密的2.048V直流基準(由MAX6126電壓基準提供)作用在DAS的MAX11046輸入端。ADC輸出轉換結果的范圍為±32768。圖13是對用戶提供的一個PCB原型進行測試的結果，該設計違反了電源布局和輸入信號完整性的布板原則。測試數據和直方圖顯示：噪聲/干擾使DAS的有效位降至大約11.5。由于直方圖測試模板不穩定，也反映了測量的不可預期性。


圖13. 對用戶的PCB布板不合理的DAS進行測試得到的輸出直方圖

圖14是對用戶的PCB布局進行改進后的測試結果，采取了本文介紹的電源/地布局規則和保持輸入信號完整性的處理方案。從測試結果和直方圖可以看出顯著的性能改善，DAS系統的有效位達到約13.5。在此測試期間，直方圖模板變得具有可重復性，反映了測量的穩定性得到了改善。


圖14. 對用戶的PCB進行改進后測試得到的DAS輸出直方圖，改善了原電路板的電源/地布局，并采取了保持信號完整性的措施。

圖15是在相同測試條件下，在同一實驗室對Maxim DAS的測試結果。測試結果和直方圖顯示，DAS的有效位達到大約14。該測試中，直方圖模板具有非常好的可重復性，反映了測試的穩定性和Maxim布板、設計配置的優勢。


圖15. Maxim DAS的輸出直方圖

結論

MAX1308、MAX1320、MAX11046等高性能、多通道、同時采樣ADC在新型DAS中尤其有用，能夠達到或超出“智能”電網監控系統的要求(參見應用筆記4281：Advanced Power-Line Monitoring Requires a High-Performance, Simultaneous-Sampling ADC)或三相電機控制系統的要求。

為了達到DAS設計指標以及這些ADC數據資料發布的指標，需要遵循嚴格的設計原則。這些設計考慮包括：LPF濾波器、低噪聲緩沖器和基準選擇、元件布局、PCB布局以及電源噪聲/紋波的濾波。注意了這些設計原則，即可獲得新一代高性能ADC的優異結果。