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    ADC在数据采集中的应用

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    在电力监控及现代三相电机控制等应用中,通常需实现多通道同步测量,动态范围约为70dB至90dB,精度要求高,采样速率一般不低于16kbps,具体指标依实际需求而定。

    1、 DAS系统主要噪声与干扰因素

    2、 工业数据采样系统中的噪声与干扰分为两类。第一类来自系统内部电子元件,如模数转换器产生的量化噪声与谐波失真、缓冲放大器引入的噪声及基准源波动。第二类为外部干扰,主要包括外界电磁干扰、电源中的纹波与噪声、输入输出端口间的串扰,以及数字电路带来的噪声。各类噪声源的具体分布1所示。

    3、 电力线DAS信号处理链路由电流互感器、电压互感器、抗混叠低通滤波器、缓冲放大器以及同步采样ADC和中央处理器构成。其中,同步采样ADC作为核心部件,负责对处于标准工业输入动态范围(例如+5V、±5V或±10V)内的电压与电流信号进行精确采集与测量,确保系统数据的同步性与准确性。

    4、 ADC输入端的噪声与纹波需低于1/2 LSB,而量化噪声则构成系统最低噪声水平。

    5、 某些设计中,仅1mVRMS的总噪声便可能导致系统不达标,因其会使ADC精度降低,尤其在未进行校准的情况下影响更为显著。

    6、 选用合适的输入放大器

    7、 在DAS信号处理链中,合理选择输入放大器至关重要。面对多种可用器件,MAX130x与MAX132x系列是其中一种可行方案。这类ADC的输入电路呈现较低阻抗特性,具体2所示。由于其结构特点,在大多数实际应用中,为确保实现12位或14位的转换精度,通常需在其前端配置输入缓冲器,以提供足够的驱动能力并减少信号失真,从而保障系统整体性能稳定可靠。

    8、 输入滤波电路设计要求

    9、 输入滤波电路采用差分结构设计,一般无需额外配置输入缓冲放大器。以MAX11046系列器件为例,其具备极高的输入阻抗,可直接连接低输出阻抗的传感器。像电流互感器(CT)和电压互感器(PT)这类设备,输出阻抗通常在10Ω至50Ω之间,属于低阻特性,因此只需通过一个简单的低通滤波网络,便可将其信号接入MAX11046的输入端,3所示的连接方式即可实现高效信号采集。

    10、 为确保DAS测量精度,合理选取RSOURCE与CEXTERNAL至关重要。其中RSOURCE应采用金属膜电阻,精度不低于1%,并具备较低的温度系数。推荐选用ROHM、Vishay等知名品牌的产品,以保障系统稳定性与长期可靠性,从而有效维持整体电路的性能表现。

    11、 为获得最佳性能,建议选用陶瓷电容作为CEXTERNAL。此类电容在宽温度和电压范围内稳定性高,标称值不易漂移,Kemet、Samsung等厂商提供的SMT陶瓷电容性价比优异,适合广泛应用。

    12、 基准电压选型

    13、 PCB设计与布局综合考量

    14、 用低通滤波器抑制噪声

    15、 电力线路在运行过程中始终伴随着显著的噪声与干扰,其主要来源为线缆及传输系统本身。由于电容和电感效应,外部电磁噪声容易被耦合至电力线上,形成干扰信号。此外,电力线本身的动态特性也会加剧噪声的产生与传播。1所示,各类电流互感器(CT)和电压互感器(PT)等隔离测量变压器设计工作于50Hz或60Hz工频下,但实际具备高达100kHz的带宽,仅对频率达到或超过100kHz的信号才表现出明显的衰减与滤波作用,低频段干扰则难以有效抑制。

    16、 PCB上DAS系统的电子元件也是主要的噪声来源之一,尤其是CPU和电源模块,使用开关电源时更为明显。为减少干扰,每个ADC输入通道都应配置抗混叠滤波器及低通噪声抑制滤波器。滤波元件的布局应尽量靠近ADC输入端,以提高信号完整性并降低外部噪声耦合的风险。

    17、 通过接地与屏蔽保障信号完整稳定

    18、 连接器至ADC输入端的PCB走线易受噪声、干扰及通道间串扰影响,合理的接地与屏蔽设计对保障模拟信号完整性至关重要。为减少外界干扰,需对敏感模拟信号线采取有效防护措施。图4展示了一种优化布局、增强信号保护的PCB布线实例。

    19、 信号由连接器传至MAX11046模拟输入端

    20、 MAX11046具备优异的通道间隔离性能,为实现高隔离度,设计中采用了共面微带线结构。

    soft.zol.com.cn true https://soft.zol.com.cn/1229/12293350.html report 3122 在电力监控及现代三相电机控制等应用中,通常需实现多通道同步测量,动态范围约为70dB至90dB,精度要求高,采样速率一般不低于16kbps,具体指标依实际需求而定。 1、 DAS系统主要噪声与干扰因素 2、 工业数据采样系统中的噪声与干扰分为两类。第一类来自系统内部电子元件...
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    DAS

    更新时间:2020年08月10日

    用户评分:0 | 0人点评

    软件类型:共享软件

    软件语言:简体中文

    DAS
    • 更新时间:2020年08月10日
    • 软件大小:1.6MB
    • 软件分类:ERP系统
    • 语言种类:简体中文
    • 软件评级:0 人点评