傳統(tǒng)上，同步采樣逐次逼近寄存器(SAR) ADC被視為是對(duì)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(cè)電網(wǎng)，以盡快對(duì)任何故障情況（過(guò)壓或過(guò)流）作出反應(yīng)，避免造成嚴(yán)重?fù)p壞。

為了監(jiān)測(cè)傳輸?shù)碾娫?，需要同步測(cè)量電流和電壓。電流是通過(guò)變壓器(CT)來(lái)測(cè)量的，在通過(guò)變壓器后，電流減小，提供隔離，并通過(guò)負(fù)載電阻轉(zhuǎn)換為電壓。電壓是通過(guò)電阻網(wǎng)絡(luò)來(lái)測(cè)量的，這是一個(gè)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(lái)監(jiān)測(cè)電壓和電流，以簡(jiǎn)化雙器件、四器件或八器件的功率計(jì)算。圖1所示的信號(hào)鏈原理圖通常用于測(cè)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(gè)通道對(duì)應(yīng)3個(gè)相位和1個(gè)中性相位。

何時(shí)使用外部前端電阻

雖然電阻輸入ADC被設(shè)計(jì)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(guò)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(gè)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(yùn)行，因此，需要較低的轉(zhuǎn)折頻率。一個(gè)常見(jiàn)的要求是：在每個(gè)工頻周期采集256個(gè)樣本，也就是說(shuō)，對(duì)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(chǎng)中，在故障發(fā)生時(shí)，過(guò)電流可能會(huì)流入模擬輸入引腳。為免損壞器件，絕對(duì)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(gè)外部串聯(lián)電阻來(lái)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(kāi)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(gè)1.35 kΩ RFILTER，如此，在過(guò)應(yīng)力期間，可以防止高于10 mA的電流流動(dòng)；但是，我們建議使用更大的電阻（例如10 kΩ）來(lái)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(jì)算的大電阻（適用于抗混疊濾波器(AAF)或限流）中的一個(gè)來(lái)確保滿足兩種條件。但是，請(qǐng)注意，如果在故障狀態(tài)下模擬輸入信號(hào)的潛在過(guò)應(yīng)力低于±21 V，且無(wú)需使用外部AAF，則可能無(wú)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(diǎn)是，無(wú)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(huì)影響系統(tǒng)的精度。例如， AD7606經(jīng)過(guò)工廠調(diào)試，可以在整個(gè)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(wú)源器件之后，這些規(guī)格不再有效，因?yàn)橄到y(tǒng)增益誤差（系統(tǒng)將其視為電阻輸入ADC+前面的電阻）會(huì)增大到大于AD7606的增益誤差。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師很關(guān)注這種系統(tǒng)增益誤差，因?yàn)檫@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(shuō)，生產(chǎn)的每個(gè)系統(tǒng)均需通過(guò)校準(zhǔn)程序測(cè)試，存儲(chǔ)校準(zhǔn)系數(shù)，然后使用這些系數(shù)來(lái)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(duì)每個(gè)ADC樣本使用固定的校正因子。因?yàn)橄乱还?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(jī)控制器會(huì)使用消除系統(tǒng)增益誤差的因子來(lái)乘以從ADC中獲取的每個(gè)樣本。后文稱之為后端校準(zhǔn)。

使用第一種解決方案可以實(shí)現(xiàn)出色精度，但需要很長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行出廠測(cè)試，這會(huì)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?yàn)樗腔贏DC的典型輸入阻抗，且使用控制器資源，在有些情況下，會(huì)受到限制。有時(shí)候，為了避免這兩種復(fù)雜情況，客戶可能會(huì)選擇使用一個(gè)很大的輸入阻抗，在這種情況下，前端電阻導(dǎo)致的誤差會(huì)降低，使得系統(tǒng)精度隨之提高。通過(guò)使用這種方法，問(wèn)題從系統(tǒng)問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)镮C問(wèn)題。但是，這可能不是的方法，因?yàn)樵黾虞斎胱杩挂馕吨仨氶_(kāi)發(fā)新的解決方案，這需要時(shí)間，且會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生新的問(wèn)題，例如會(huì)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(shí)現(xiàn)出色精度，避免增加系統(tǒng)解決方案的成本。