摘要：本应用笔记重点介绍了同时采样Σ-Δ ADC MAX11040的关键特性，讨论了四通道同时采样、独立设置各通道相位延时、8片转换器级联以及低电平有效的故障和溢出指示信号的使用。本文给出了利用评估(EV)板得到的测试数据。 四通道同时采样 MAX11040集成了四个24位Σ-Δ ADC，能够实现四个通道的同时采样。多路复用Σ-Δ ADC不能保持相位完整性，MAX11040则不同，它不仅记录相位信息而且允许用户对每个独立通道的相位进行设置。 图1显示了同一模拟信号(零相位延时)作用到四个ADC输入端时所产生的采样数据。 图1. 同一正弦波作用到MAX11040的四个输入端，同时采样输出如右侧所示 独立设置每个通道的相位延时 用户可以分别设置每路ADC的相位延时，最大延时为333µs，步进值为1.33µs。通过设置ADC通道的相位延时，用户可以消除信号路径上由滤波器、延时线等引起的固有延迟，延时的步进调节低于数据速率。 图2显示了零相位延时的采样输出和改变相位延时后的采样输出。两种情况下，所有四个输入端作用同一信号源。 图2. 同一正弦波作用到MAX11040的四个输入端。图2A所示为零相位延时情况下四个通道的同时采样输出；图2B所示为更改相位延时后，四个通道的同时采样输出 8片器件的级联 如果四个采样通道不能满足某些应用的需求，则可级联多片MAX11040，最多可级联8片转换器实现32个通道的同时采样。这一功能对于EEG (监测脑电波)等需要对多个通道进行同时采样的应用十分理想。 图3给出了器件配置。 第一颗芯片的/CASCOUT信号送入第二颗芯片的/CASCIN；第二颗芯片到第三颗芯片以及后续芯片的配置与此类似。最后一颗芯片的/DRDYOUT输出指示所有芯片的数据转换就绪。 第一颗芯片的CLKOUT信号送入所有其它芯片的XIN引脚。 /FAULT和/OVRFLW按照“线或”逻辑连接在一起。 图3. MAX11040级联配置，最多可级联8片 故障和溢出指示信号 一旦输入超出VREF的±0.88%或大于6V，MAX11040将产生低电平有效的溢出和故障报警信号，这一功能对于需要饱和报警或过压(OV)保护的应用十分重要。 图4说明了快速变化输入的情形；图5说明了慢速变化输入的情形。对于高速信号，低电平有效的溢出和故障报警输出几乎同时发生跳变。值得注意的是：从信号跨越门限到低电平有效的溢出和故障报警信号置低，存在一个响应时间。同样，在信号返回高电平之前存在一个恢复时间。 图4. 高频模拟输入的OV检测和在快变化输入情况下的恢复时间 图5. 高频模拟输入的OV检测和慢变化输入时的恢复时间 测试数据举例 以下数据是对MAX11040评估板进行测试得到的。 同时采样、可编程相位延时和器件级联配置 图6给出了两片ADC的应用电路图，电路配置能够设置不同的相位延时。8个输入端(每片4个输入端)作用相同的120Hz、4VP-P交流信号。每个输入通道的相位延时用以下代码设置： CH1 0 0 0µs CH2 36 36 46.88µs CH3 2 × 36 72 93.75µs CH4 3 × 36 108 140.62µs CH1 4 × 36 144 187.50µs CH2 5 × 36 180 234.38µs CH3 6 × 36 216 281.25µs CH4 7 × 36 252 328.12µs 图6. 各种相位延时输入到两片MAX11040模数转换器 图7和图8给出了图6所示两片MAX11040的数据采集结果。从结果可以看出，虽然同一信号作用到所有输入端，但由于设置的相位延时不同，所以输出波形的相位也不同。 详细波形(PDF, 279KB) 图7. 图6所示两片ADC的数据采样结果 详细波形(PDF, 269KB) 图8. 图7放大后的波形 故障和溢出检测(辅助应用) 如果设计人员需要使用低电平有效的溢出或故障报警信号作为中断，硬件电路中需要加入一个D触发器或使用内部锁存器。当溢出或故障报警信号触发/SD引脚时，信号将被锁存。中断控制器也可以通过驱动/RD引脚产生复位信号(图9)。 图9. 溢出和故障报警信号锁存 从以上对MAX11040关键特性的讨论可以看出，该芯片非常适合以下应用： 三相 + 零相功率测量和监测 通过电压和电流变压器将电压降至可接受的电平，两片MAX11040级联后监测三相和零相的电压、电流信号。由于Σ-Δ ADC具有24位精度，MAX11040有足够的采样率监测24次以上的谐波(工业标准)。ENOB接近18位，采集电气噪声以及较大的瞬变信号有助于判断电网质量。同过调整相位延时能够补偿相移产生的功率因数偏差。另外，也可以很容易地检测到溢出和故障报警状态。 EEG/EKG信号监测 动态范围较宽时，可以禁止第二级放大电路，以降低元器件数量和成本，提高系统可靠性。由于采用了具有五阶调制器的Σ-Δ架构，MAX11040能够提供由于SAR及其它架构的噪声指标。该器件可以提供32个通道的同时采样，并可调整个通道的相位，用于监测脑电波的各个部分。 相关型号   APP 4272: Feb 06, 2009 MAX11040 24位、4通道、同时采样、可级联的Σ-Δ ADC 完整的数据资料 (PDF, 364kB) 免费样品 自动更新 需要自动接收最新发布的应用笔记吗？请订阅EE-Mail™ (English only)。 我们期待您的反馈！ 喜欢？不喜欢？有待改善？或为我们提供建议？请与我们联系 — 我们将根据您的意见或建议改善我们的工作。 网页评价或提供建议   下载，PDF格式 (207kB)  AN4272, AN 4272, APP4272, Appnote4272, Appnote 4272