低成本、8通道、同步采样数据采集系统设计

图3. 顶层去耦

　　电路板顶层上的四个陶瓷电容是REFIN/REFOUT引脚、REFCAPA引脚和REFCAPB引脚的去耦电容。这些电容沿南北方向放置，以便尽可能靠近相应的引脚。图4显示了底层去耦布局，它用于4个AVCC 引脚和VDRIVE 引脚的去耦。这里使用了多个过孔将引脚与其相应的去耦电容相连。AD7607器件周围去耦电容的对称布局有利于器件间的性能匹配。多个过孔用来将电容焊盘和引脚焊盘接地及接到电压平面和基准电压走线。

图4. 底层去耦

　　通道间匹配

　　在高通道数系统中，良好的通道间和器件间性能匹配可以大大简化校准程序。AD7607器件、模拟输入通道和去耦电容的对称布局有助于多个器件之间的性能匹配。使用公共系统基准电压能进一步增强系统的匹配性能。图5显示所有输入接地时电路板上8个通道的实测匹配性能。这里展示了最多三个码的分布直方图，各通道直方图的中心为码1。

图5. 输入接地时8个通道的直方图

　　交流性能

　　本电路中，AD7607配置为在外部基准电压源模式下工作。ADR421为AD7607的REFIN/REFOUT引脚提供2.5 V基准电压。对AD7607的通道1施加一个1 kHz信号。AD7607的输入范围配置为±5 V。在所有8个通道上以200 kSPS采样时，AD7607的SNR达到84.12 dB。这一性能相当于大约13.7位的有效位数(ENOB)，其中ENOB = (SNR ? 1.76 dB)/6.02。

图6. FFT显示SNR为84.12 dB（输入 = 1 kHz，fs = 200 kSPS）

　　为进一步提高SNR性能和系统的ENOB，可以将AD7607配置为以8倍过采样模式工作。这种模式下，SNR提高到85.25 dB，因而有效位数提高到13.9位。当AD7607在8倍过采样模式下使用时，各通道的吞吐速率降至25 kSPS。

图7. FFT显示SNR为85.26 dB（8倍过采样，fs = 25 kSPS）

　　上述建议布局能够确保一个AD7607实现良好的通道间匹配性能，并且同一PCB板上的多个AD7607之间也具有良好的器件间匹配性能。AD7607和ADR421能够实现84 dB的SNR，满足变电站自动化设备中的低压保护和测量应用的80 dB以上动态范围需求。

　　常见变化

　　AD7607是一款8通道、14位DAS。ADI还提供 AD7606-6 （6通道16位DAS）和 AD760*（4通道16位DAS）。AD7608是一款8通道、18位DAS。相应的基准电压源可以利用基准电压源选型和*估工具进行选择。