关于模拟数据采集的设计权衡的分析与研究

这个系统错误可以很容易被测试。将一个复用数据采集系统中的两个相邻通道（如通道 0 和 1）连接到接近系统输入极限的 DC 电压上，如 +10V 和 -10V。接下来，在两个输入通道之间进行交替采样。开始对每个通道进行几次采样，并逐渐转为每通道一次采样，然后切换通道。

如果时间常数快于采样速率，则应看到二分之一采样速率的一个方波。但如果时间常数过长，则所得到的是一个类似的三角波，因为通道之间有电荷注入。

Analog Devices 公司的 Hyde 说：“Ron 应不大于几欧姆。数百欧的导通电阻对今天的多数数据采集应用而言太大了。”而 National Instruments 的 Orozco 主张，数百欧并不太大，因为上游运放有高输入阻抗。

Hyde 还指出，复用器的导通电阻会根据系统输入信号的幅度而变化。如果将通道从一个电压轨变到另一个电压轨，就需要了解通道的 RC 时间常数。当 Ron 随电压变化时，通道电容会产生一个随频率变化的阻抗。这些阻抗与电容一起构成了一个可变的低通滤波器，并造成失真。

Hyde 说：“通道必须落在 ADC 精度极限内，以防止电荷导致的错误。”新复用器的电容小于较老型号，他补充说。

技术数据

在设计数据采集系统时，当然要依赖于 ADC、运放和电压基准的数据手册。元器件制造商也会为自己的元件提供其他有价值的资源，如参考设计板（图 5）。通常情况下，可以购买一块参考设计板来评估元件，然后再将它们设计到自己的系统里。

数据手册也提供了设计与布局信息，但 Keithley 的 Cawley 发现，数据手册上的信息和参考设计板可能不一致。在设计一个 500 k 采样/秒、18 位的数据采集系统时，Cawley 使用数据手册中的设计信息，不过发现 ADC 产生的噪声在 3 与 7 LSB 之间（5 ?V/LSB）。他说：“当我转用参考设计推荐的布局时，噪声跌到了 1 LSB 内。该参考设计在 QFP 器件下用了四层接地。用 9 个通孔连接接地层，但数据手册用了一根从 ADC 到一只旁路电容的走线，而没有用接地层。”

模拟IC 制造商为 ADC 的设计提供了丰富的技术信息，无需支付费用就可以找到应用说明、数据手册、在线研讨会、技术论文，以及仿真软件等。