低成本、16位、250 kSPS、8通道、隔离数据采集系统

模数转换器(ADC)

AD7689是一款现代SAR ADC，使用内部开关电容DAC。由于采用SAR架构，转换过程中无流水线延迟，从而大大简化多路复用操作。图3显示等效模拟输入电路。小瞬态电流以采样频率注入模拟输入，由R5和C2组成的外部滤波器网络减小了它对运算放大器输出的影响。此外，滤波器带宽为2.7 MHz，可减少ADC输入端的噪声。

图3. AD7689的等效模拟输入电路

在4.096 V或2.5 V可选基准电压下，此电路的输入范围可在±10 V和±6 V之间切换，而不会降低系统分辨率。

内部温度传感器可用于监控AD7689的结温，实现精密应用中的系统校准和温度补偿。

隔离电源和数字I/O的单芯片解决方案

ADuM3471是用于电源和数字I/O隔离的单芯片解决方案。隔离电压为2500 V rms(UL 1577器件认可)。ADuM3471提供4通道隔离式I/O端口，并集成用于隔离式DC/DC转换器的PWM控制器和变压器驱动器。配合一些外部元件使用时，ADuM3471可通过任何调节电压(3 V至24 V)提供2 W隔离电源。必要的外部元件是一个用于电能传输的变压器、两个用于全波整流的肖特基二极管、一个用于纹波抑制的LC滤波器和两个用于设置输出电压的反馈电阻。详情参见ADuM3471数据手册和图1。

布局考量

该电路或任何高速/高分辨率电路的性能都高度依赖于适当的PCB布局，包括但不限于电源旁路、信号路由以及适当的电源层和接地层。有关PCB布局的详细信息，请参见教程 MT-031、 教程 MT-101和 高速印刷电路板布局实用指南(《模拟对话》一文。

有关CN-0254的完整设计支持包，包括原理图、电路板布局和BOM，请参阅http://www.analog.com/CN0254-DesignSupport。

系统性能

图4显示评估板端子板上的CH0至CH7短接到GND时，10,000个ADC的代码样本(1 kSPS时需要1秒)的曲线图。请注意，95%的代码处于4 LSB，峰峰值分布约为7 LSB。这对应于约7 ÷ 6.6 = 1.1 LSB的均方根值。

图4. 0 V DC输入时的直方图，10,000个样本

交流性能如图5所示。采样速率250 kSPS由系统演示平台 (EVAL-SDP-CB1Z SDP)控制，包括信号窗口和FFT的数字信号处理通过CN-0254评估软件在PC上计算。输入正弦波形为20 kHz音频，由低失真BK正弦发生器Type 1051提供。

图5. KAISER窗口(参数 = 20)、20 KHZ输入、250 KSPS采样速率下的FFT

常见变化

对于需要更高采样速率的应用，AD7699采样速率高达500 kSPS，是AD7689的理想引脚替代产品。

AD8615、 AD8616 和 AD8618 分别为单通道/双通道/四通道精密、CMOS、轨到轨输入/输出运算放大器，带宽最高可达20 MHz。可用于带宽需求比AD8605/AD8608 系列更高的应用。

ADR3412 (1.200 V)、ADR3420 (2.048 V)、ADR3425 (2.500 V)、ADR3430 (3.000 V)、ADR3433 (3.300 V)、ADR3440 (4.096 V) 和 ADR3450 (5.000 V)均为低成本、低功耗、高精度CMOS基准电压源，具有±0.1%的初始精度、低工作电流和低输出噪声特性，采用SOT-23小型封装。如果需要，这些器件可代替AD7689内部基准电压源。

ADuM3470、 ADuM3471、ADuM3472、ADuM3473和ADuM3474 非常适合需要电源和数字I/O隔离的应用。ADuM120x 和 ADuM140x系列用于隔离式I/O扩展。针对高数据速率，ADuM344x系列最高支持150 Mbps。

电路评估与测试

设备要求(可以用同等设备代替)

带USB端口的Windows® XP、Windows Vista(32位)或Windows 7(32位)PC

EVAL-CN0254-SDPZ电路评估板

EVAL-SDP-CB1Z系统演示平台评估板

电源：6 V(直流)，500 mA

CN0254评估软件

BK正弦发生器Type 1051

开始使用

将CN-0254评估软件光盘放进PC的光盘驱动器，加载评估软件。打开“My Computer(我的电脑)”，找到包含评估软件光盘的驱动器，打开Readme文件。按照Readme文件中的说明安装和使用评估软件。

功能框图

图6所示为测试设置的功能框图。EVAL-CN0254-SDPZ-PADSSchematic pdf文件包含CN-0254评估板的详细电路原理图。

设置与测试

将CN-0254评估电路板上的120引脚连接器连接到EVAL-SDP-CB1Z评估(SDP)板上的CON A或CON B连接器。使用尼龙五金配件，通过120引脚连接器两端的孔牢牢固定这两片板。将直流输出电源成功设置为6 V输出后，关闭电源。将6 V连接到CN2。接通电源，然后使用USB转miniUSB电缆将SDP连接到PC。

设置电源并将其连接到EVAL-CN0254-SDPZ 电路板后，启动评估软件。单击“Connect(连接)”，以便让软件与SDP板通信。SDP板可用于发送、接收、捕捉来自EVAL-CN0254-SDPZ板的串行数据。本电路笔记中的数据使用BK正弦发生器Type 1051生成。