采用DAS解决高精度ADC应用的杂散问题
在信号执行模数转换的过程中会产生杂散问题，对信号造成干扰，想要解决这个问题，提高信号的可靠性，采用数据采集系统（Data Acquisition Systems, DAS）将会是理想的解决方案。本文将为您介绍杂散产生的原因，以及ADI公司AD7616 DAS的功能与特性。
杂散问题影响系统可靠性
首先必须先介绍无杂散动态范围（Spurious-Free Dynamic Range, SFDR）这个名词，SFDR表示可从大干扰信号分辨出的最小功率信号。对于目前的高分辨率、精密模数转换器（Analog-to-Digital Converter, ADC），SFDR一般主要由基波频率与目标基波频率的第二或第三谐波之间的动态范围构成。然而，由于系统其他方面的因素，可能会导致杂散产生并限制系统的性能。
虽然目前的高分辨率逐次逼近型寄存器（Successive Approximation Register, SAR） ADC和Σ-Δ ADC可提供高分辨率和低噪声，但系统设计师们可能难以实现数据手册上的额定信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）性能。而要达到最佳SFDR，也就是在系统信号链中实现无杂散的干净噪底，可能就更加困难了。杂散信号可能源于ADC周围的不合理电路，也有可能是因恶劣工作环境下出现的外部干扰而导致。
针对高分辨率、精密ADC应用中的杂散问题，比较常见的是出现在由控制器板上的DC-DC电源辐射而导致，以及由AC-DC适配器噪声通过外部基准源而产生，此外也有由模拟输入电缆或模拟输入电缆上的耦合干扰，以及由室内照明设备导致的杂散问题。
这些杂散可分为输入频率相关杂散和固定频率杂散。输入频率相关杂散与谐波或非线性特性有关，主要是由电源、外部基准源、数字连接、外部干扰等造成的固定频率杂散，根据应用情况，若能降低或完全避免这些类型的杂散，将有助于实现最佳的信号链性能，若能改善杂散问题，将有助于提高终端系统的电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility, EMC）能力和可靠性。
由ADC周围DC-DC电源导致的杂散问题
由于DC-DC开关稳压器会产生较高的纹波噪声，通常建议将低压差线性稳压器（Low Dropout regulator, LDO）作为在精密测量系统中为精密ADC生成低噪声电源轨的解决方案。固定频率或脉宽调制开关稳压器会产生开关纹波，该纹波一般位于几万至几兆赫兹固定频率处。固定频率噪声可能会通过ADC的电源抑制比（Power Supply Rejection Ratio, PSRR）机制馈入ADC转换代码中。
某些设计师可能会因电路板空间有限或预算问题而在精密ADC应用中采用DC-DC开关稳压器。为了实现理想的信号链性能，他们必须限制纹波噪声或使用高PSRR ADC，以确保这些纹波噪声低于ADC噪底。否则，在ADC输出频谱的开关频率处可能会出现杂散，这有可能会使信号链的动态范围降级。
DAS实现更高的SNR性能
想要解决由ADC周围DC-DC电源而导致的杂散问题，采用DAS会是理想的解决方案。由ADI所推出AD7616是一款16位DAS，支持在电力线监控中对16个通道进行双路同步采样。AD7616采用5 V单电源供电，可以处理±10 V、±5 V和±2.5 V真双极性输入信号，同时每对通道均能以高达1 MSPS的吞吐速率和90.5 dB SNR采样。利用片内过采样模式可实现更高的SNR性能（过采样率（Oversampling Ratio, OSR）为2时，SNR为92 dB），该器件具有很高的PSRR，将能有效地抑制／衰减开关纹波。
AD7616
AD7616的输入箝位保护电路可以耐受高达±21 V的电压。无论以何种采样频率工作，AD7616的模拟输入阻抗均为1 MÙ。它采用单电源工作方式，具有片内滤波和高输入阻抗，因此无需驱动运算放大器和外部双极性电源。
完全集成的数据采集解决方案
AD7616器件均内置模拟输入箝位保护、一个双路16位电荷再分配SAR ADC、一个支持突发模式的数字滤波器、2.5 V片内精密基准电压源和基准电压缓冲器以及灵活的高速串行和并行接口。
AD7616具有可独立选择的通道输入范围， VDRIVE电源电压为2.3 V至3.6 V，是完全集成的数据采集解决方案，具有一阶抗混叠模拟滤波器，AD7616还兼容串行外设接口（Serial Peripheral Interface, SPI）/QSPI™/DSP/MICROWIRE，具有可选循环冗余校验（Cyclic Redundancy Check, CRC）错误检查，支持片内自检测功能，采用80引脚LQFP封装。AD7616主要可应用于电力线路监控、保护继电器、多相电机控制、仪器仪表和控制系统、数据采集系统等。
全功能评估板加快产品开发速度
EVAL-AD7616SDZ
为加快客户的产品开发速度，ADI推出搭配AD7616的评估版，EVAL-AD7616SDZ/EVAL-AD7616-PSDZ是一款单一的全功能评估板，专为轻松评估AD7616和AD7616-P ADC的全部特性而设计。该评估板可通过120路高速系统演示平台（SDP-B）连接器（J10）由EVAL-SDP-CB1Z控制。EVAL-SDP-CB1Z SDP-B板可通过PC的USB端口并使用评估板软件来控制评估板。
AD7616和AD7616-P的全功能评估板支持板载电源与独立工作能力，兼容SDP-B控制器板，并提供PC软件用于控制和数据分析。
结语
杂散问题会造成系统的稳定性不佳，目前已经可以通过DAS来解决。ADI的AD7616可以解决由ADC周围DC-DC电源而导致的杂散问题，实现更高的SNR性能，具有很高的PSRR，有助于提高终端系统的EMC能力和可靠性，是电子产品开发商的最佳选择。