高性能/多通道ADC在数据采集系统(DAS)中的应用

图11. 基于8通道MAX11046的DAS系统电路板布局的第4层，电源平面分区。


图12. 独立的地层，第5层，数字信号和模拟信号分别在两侧布线。

测试结果

图13、图14和图15提供了基于MAX11046多芯片、多通道、同时采样DAS工业原型机的一些测试结果。精密的2.048V直流基准(由MAX6126电压基准提供)作用在DAS的MAX11046输入端。ADC输出转换结果的范围为±32768。图13是对用户提供的一个PCB原型进行测试的结果，该设计违反了电源布局和输入信号完整性的布板原则。测试数据和直方图显示：噪声/干扰使DAS的有效位降至大约11.5。由于直方图测试模板不稳定，也反映了测量的不可预期性。


图13. 对用户的PCB布板不合理的DAS进行测试得到的输出直方图

图14是对用户的PCB布局进行改进后的测试结果，采取了本文介绍的电源/地布局规则和保持输入信号完整性的处理方案。从测试结果和直方图可以看出显著的性能改善，DAS系统的有效位达到约13.5。在此测试期间，直方图模板变得具有可重复性，反映了测量的稳定性得到了改善。


图14. 对用户的PCB进行改进后测试得到的DAS输出直方图，改善了原电路板的电源/地布局，并采取了保持信号完整性的措施。

图15是在相同测试条件下，在同一实验室对Maxim DAS的测试结果。测试结果和直方图显示，DAS的有效位达到大约14。该测试中，直方图模板具有非常好的可重复性，反映了测试的稳定性和Maxim布板、设计配置的优势。


图15. Maxim DAS的输出直方图

结论

MAX1308、MAX1320、MAX11046等高性能、多通道、同时采样ADC在新型DAS中尤其有用，能够达到或超出“智能”电网监控系统的要求(参见应用笔记4281：Advanced Power-Line Monitoring Requires a High-Performance, Simultaneous-Sampling ADC)或三相电机控制系统的要求。

为了达到DAS设计指标以及这些ADC数据资料发布的指标，需要遵循严格的设计原则。这些设计考虑包括：LPF滤波器、低噪声缓冲器和基准选择、元件布局、PCB布局以及电源噪声/纹波的滤波。注意了这些设计原则，即可获得新一代高性能ADC的优异结果。