同时采样ADC在DAS传感器信号调理中的应用及分析

图5所示，函数发生器产生的摆幅为±5V的信号通过R1和C1滤波后发送到MAX11046的通道1输入端，R1和C1取值须满足ADC采样时间的要求，可以由式2求得：

本文引用地址： //m.amcfsurvey.com/article/185904.htm

R1MAX = (1/FSAMPLE - TCONV)/K(C1 + CSAMPLE)

(式2)

式中：
R1MAX为最大源阻抗。
FSAMPLE为采样率。
TCONV为ADC转换时间(MAX11046的典型值为3µs)。
K为RC时间常数，须满足ADC分辨率的要求(16位ADC，时间常数选择为12)。
CSAMPLE为内部采样电容(MAX11046的采样电容约为20pF)。

从式2计算得到，采样率为2.5ksps时，R1MAX约为12.1kΩ、C1 = 2700pF。在设计限制的范围内，选择R1 = 10.0kΩ。C1 = 2700pF，大于CSAMPLE 100倍，能够为内部采样电容提供足够的电荷支持。

图5中，函数发生器产生的摆幅为±10V的信号通过Rd分压器和C2发送到MAX11046的输入通道8，Rd = 20.0kΩ，从表2可以看出，这将产生大约0.12%的增益误差。该指标符合欧盟(EU)通用标准IEC 62053对高精度电表测试设备的精度要求(0.2%级精度)。

上述测量的评估板设置如图6所示。


图6. MAX11046评估板的GUI，便于设计人员选择不同的测量条件，这里选择2.5ksps采样率和4096个采样点。


图7. 用Excel软件进行仿真，示波器波形显示了恢复后经过调理(分压和滤波)的来自函数发生器的±10V输入信号(参见图5中的框图)。

按照图5所示电路的要求搭建测试装置，可以得到高精度测量结果，如表3所示。

表3. 图5所示数据采集系统的测量结果

Generator Signal (VP-P)	Measured Parameters from Processed Excel Files
	RMS (gen, VRMS)	RMS (meas, VRMS)	RMS Error (%)	Req (%)
Channel 1, ±4.950	3.50018	3.49704	0.08961	0.20
Channel 8, ±9.900	7.00036	3.49695	0.09227	0.20

从表3可以看出所测量的RMS (meas)是对发生器产生的输入信号RMS (gen)进行测量、处理后的结果，结果显示信号调理电路的RMS测试误差近似为0.09%，完全符合欧盟标准IEC 62053对电表测量设备的精度要求(0.2%)。

结论

MAX130x、MAX132x和MAX11046等高性能、多通道同时采样ADC非常适合现代工业应用对DAS的需求。正确选择信号调理电路，可以获得优于欧盟标准和智能电网监控高级规范要求的参数指标。