傳統(tǒng)上，同步采樣逐次逼近寄存器(SAR) ADC被視為是對主要由能源客戶提出的提供保護(hù)繼電器應(yīng)用的需求的響應(yīng)。在輸配電網(wǎng)絡(luò)中，保護(hù)繼電器監(jiān)測電網(wǎng)，以盡快對任何故障情況（過壓或過流）作出反應(yīng)，避免造成嚴(yán)重?fù)p壞。

為了監(jiān)測傳輸?shù)碾娫矗枰綔y量電流和電壓。電流是通過變壓器(CT)來測量的，在通過變壓器后，電流減小，提供隔離，并通過負(fù)載電阻轉(zhuǎn)換為電壓。電壓是通過電阻網(wǎng)絡(luò)來測量的，這是一個分壓器，它將電壓從kV范圍降至V范圍。ADI公司提供同步采樣ADC來監(jiān)測電壓和電流，以簡化雙器件、四器件或八器件的功率計算。圖1所示的信號鏈原理圖通常用于測量單相，多相電力系統(tǒng)的功率需要使用通道數(shù)量更高的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)，即8個通道對應(yīng)3個相位和1個中性相位。

何時使用外部前端電阻

雖然電阻輸入ADC被設(shè)計成直接與大多數(shù)傳感器連接，但在某些情況下，可能需要在模擬輸入前面增加外部電阻。例如，如果應(yīng)用需要額外的抗混疊濾波，或需要保護(hù)輸入不受過流故障影響，就可能出現(xiàn)上述這種情況。

抗混疊濾波器

盡管電阻輸入ADC通常提供一個內(nèi)部抗混疊濾波器，但許多應(yīng)用可能以較低的采樣頻率運行，因此，需要較低的轉(zhuǎn)折頻率。一個常見的要求是：在每個工頻周期采集256個樣本，也就是說，對于50 Hz電網(wǎng)系統(tǒng)，采樣頻率(fS)為12.8 kSPS。

輸入保護(hù)

在其他應(yīng)用示例中，特別是在保護(hù)繼電器市場中，在故障發(fā)生時，過電流可能會流入模擬輸入引腳。為免損壞器件，絕對最大額定值(AMR)指示須將輸入電流限制在10 mA以下。我們建議使用一個外部串聯(lián)電阻來限制這種潛在的輸入電流。

如果傳感器輸出電壓意外增大到±30 V，輸入箝位保護(hù)電路（可以傳輸高達(dá)±16.5 V的電壓）將開啟并傳輸大量電流，從而損壞該器件。在模擬輸入前面使用一個1.35 kΩ RFILTER，如此，在過應(yīng)力期間，可以防止高于10 mA的電流流動；但是，我們建議使用更大的電阻（例如10 kΩ）來防止頻段達(dá)到最大限值。

在任何情況下，必須使用公式2中計算的大電阻（適用于抗混疊濾波器(AAF)或限流）中的一個來確保滿足兩種條件。但是，請注意，如果在故障狀態(tài)下模擬輸入信號的潛在過應(yīng)力低于±21 V，且無需使用外部AAF，則可能無需使用外部電阻。

外部電阻導(dǎo)致的誤差

引入此類外部電阻的缺點是，無論是用于額外濾波，還是用于保護(hù)器件免受大電流的影響，它們都會影響系統(tǒng)的精度。例如， AD7606經(jīng)過工廠調(diào)試，可以在整個溫度和電源范圍內(nèi)提供極低的偏置和增益誤差，分別為最大32 LSB1和6 LSB。但是，在增加外部無源器件之后，這些規(guī)格不再有效，因為系統(tǒng)增益誤差（系統(tǒng)將其視為電阻輸入ADC+前面的電阻）會增大到大于AD7606的增益誤差。系統(tǒng)設(shè)計師很關(guān)注這種系統(tǒng)增益誤差，因為這意味著他們必須自己執(zhí)行系統(tǒng)增益校準(zhǔn)，才能保證他們的最終產(chǎn)品能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)或最終用戶所要求的目標(biāo)精度。我們可以使用兩種方法執(zhí)行系統(tǒng)增益校準(zhǔn)：

• 在生產(chǎn)中執(zhí)行增益校準(zhǔn)，也就是說，生產(chǎn)的每個系統(tǒng)均需通過校準(zhǔn)程序測試，存儲校準(zhǔn)系數(shù)，然后使用這些系數(shù)來消除增益誤差。這與ADC在IC層面執(zhí)行的操作相似，但是是在系統(tǒng)層面。

• 對每個ADC樣本使用固定的校正因子。因為下一節(jié)給出的分析很詳細(xì)地講解了系統(tǒng)增益誤差，所以數(shù)字主機控制器會使用消除系統(tǒng)增益誤差的因子來乘以從ADC中獲取的每個樣本。后文稱之為后端校準(zhǔn)。

使用第一種解決方案可以實現(xiàn)出色精度，但需要很長時間進(jìn)行出廠測試，這會大大增加產(chǎn)品的成本。第二種解決方案雖然更便宜，但不那么精準(zhǔn)，因為它是基于ADC的典型輸入阻抗，且使用控制器資源，在有些情況下，會受到限制。有時候，為了避免這兩種復(fù)雜情況，客戶可能會選擇使用一個很大的輸入阻抗，在這種情況下，前端電阻導(dǎo)致的誤差會降低，使得系統(tǒng)精度隨之提高。通過使用這種方法，問題從系統(tǒng)問題轉(zhuǎn)變?yōu)镮C問題。但是，這可能不是的方法，因為增加輸入阻抗意味著必須開發(fā)新的解決方案，這需要時間，且會導(dǎo)致產(chǎn)生新的問題，例如會因這些更大的片內(nèi)電阻導(dǎo)致更高的噪聲。AD7606B 和 AD7606C 具有片內(nèi)增益校準(zhǔn)功能，可以消除外部電阻導(dǎo)致的系統(tǒng)增益誤差，在不經(jīng)校準(zhǔn)的情況下實現(xiàn)出色精度，避免增加系統(tǒng)解決方案的成本。