传统上,同步采样逐次逼近寄存器(SAR) ADC被视为是对主要由能源客户提出的提供保护继电器应用的需求的响应。在输配电网络中,保护继电器监测电网,以尽快对任何故障情况(过压或过流)作出反应,避免造成严重损坏。
图1. 电源监控应用中的典型信号链。为简洁起见,仅显示一个相位。
图2. AD7606输入箝位保护特性。
PGA的增益取决于反馈电阻(RFB),它可以编程设置模拟输入范围和输入阻抗(RIN),这个值是固定的,典型值为1 MΩ。这些电阻经过调整,可以正确设置PGA增益,将±10 V或±5 V的模拟输入信号(AIN+/-)缩放到ADC输入范围,即±4.4 V,如图3所示。
图3. AD7606内部PGA。仅以±10 V范围为例。
图4. AD7606的模拟输入(VX+和VX-)前面的串联电阻会改变系统增益。
图5. PGA输出的幅度随RFILTER的增大而减小。(a) 显示PGA输出(单位:V),(b) 显示PGA输出电压(FS的百分比)。
图6. 系统增益误差(FS的%),与AD7606中的外部RFILTER电阻(1 MΩ输入阻抗)呈函数关系。
图7. 因为输入阻抗更高(5 MΩ),所以AD7606B的PGA输出幅度受外部RFILTER的影响更小。
在AD7606B项目开发期间,指定的三款产品的输入阻抗和分辨率如表1所示。
图8. 基于输入阻抗(RIN)的系统增益误差(FS的%)比较。
但是,在这种情况下,因为可以通过公式5清楚了解该系统增益误差,所以可以通过对数据实施后期处理,从控制器这一端轻松消除这种误差,也就是说,增加一个校准因子(K)来恢复公式4中引入的误差,使得得出的系统增益在经过校准之后,变得与公式3中定义的理想增益类似。
图10. 后端校准误差取决于实际RIN值。
图11. 片内校准模块。仅以一侧通道为例。
图12. 片内校准模块,按照通道。
图13. RFILTER分立式电阻公差对片内校准功能精度的影响(最糟糕情况下)。
表2. 在给定RFILTER下,不同泛型(校准和未校准状态下)的总误差(%)
图16. AD7606C-16的实际结果与理论分析结果之间的比较。
图17. 四个AD7606C-18单元之间的片上校准和后端校准比较。
原文标题:同步SAR模数转换器的片内校准优势详解
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