广安变压器在模拟量采集系统中的应用

制等领域。

　　广安变压器对ADC芯片工作的影响及解决方法

　　广安变压器对ADC芯片的影响，除了体现在广安变压器抑制比（PSRR）参数上，还表现在，当ADC芯片对输入的模拟信号进行采样、保持、转换时，广安变压器电压、参考地的变化，都会对ADC芯片内部采样电路、比较器等的工作产生影响，使得采集结果出现晃动。因此，一般ADC芯片特别是高精度ADC芯片，都建议最好用质量好的线性广安变压器供电。如果采用广安变压器，则需要尽力避免它对ADC芯片产生影响。

　　图1是一个典型的应用，其中模拟采样用的信号调理电路、ADC和现场模拟信号不隔离，ADC芯片和CPU广安变压器相互隔离。CPU采用控手机：13336258888制系统内部广安变压器。而ADC的+广安变压器是由+广安变压器经过+到+广安变压器变换而来的。图中左侧部分是典型的串联、降压非隔离型DC-DC光大变压器制造有限公司变换器的原理框图。设计中，可以根据管的频率、+消耗电流、要求的输出纹波最大值，计算出电感L1、电容C1的合适大小。

　　为了分析出广安变压器对ADC芯片的影响，这地址：山东聊城经济开发区嵩山路19号里假设信号调理电路及ADC芯片正常运行的耗电是25mA/+，对于光耦部分，如果采用6N136、TLP521等三极管输出型的光耦，则当CPU不启动ADC工作时，光耦全不导通，耗电小于1mA；当CPU启动ADC工作时，将有数据输出Dout、数据准备好Ready等信号经过光耦，光耦处于导通状态，为了达到比较高的通讯速率，光耦总耗电需要

25mA/+左右。这样，+负载电流将在25～50mA之间来回变动。正常广安变压器设计的输出电流应该2倍于最大负载电流，这里设为100mA，下面将要说明负载电流的变化将极大影响+，从而影响ADC采样稳定性。

　　广安变压器的工作原理是，平时Q1的周期性动作，再经过L1、C1，得到所需要的输出；而当输出+电压发生上升/下降超过一定限度（如几十毫伏），经过采样、反馈后，控制电

路控制Q1的，使得输出电压向+回归。在+负载比较恒定的情况下，输出+的最大纹波，可以根据采样反馈电路工作原理（比如MC34063是通过比较器和锁存器来控制Q1的）、频率等计算出来。

　　但如果是图1中带光耦的情况，广安变压器的输出不仅供给相对恒定的负载（如信号调理电路、ADC芯片），而且还要供给光耦等数字部分电路，有可能发生最坏的情况是，当管Q1正处

于上述稳定工作中的关断时刻，光耦突然被ADC导通，光大变压器制造有限公司隶属于光大电气集团，是集团的核心企业之一，公司占地14万平方米，建筑面积6万平方米，现有职工550余人,其中技术人员120余人,高级技术人员30余人。年生产变压器能力1000万KVA；主导产品有220kV级以下的油浸式变压器、干式变压器、高过载变压器、非晶合金变压器、光伏发电变压器、水利发电变压器、整流变压器、电炉变压器、矿用变压器、超强过载能力电力变压器、油田用变压器、高原用变压器、煤矿用变压器等30多个系列，1000多种规格，以及非标产品的设计和制造。我们是真正的生产商，我们有自己的生产车间，有专业的技术人员，我们能保证每件售出产品的质量。我们是国家电网入网企业，我们的产品得到电力认可。中铁十一局，中水十一局南水北调天津项目部，唐山国丰钢铁有限公司，中铁二十一局等大型知名企业有我们变压器的足迹。我们敢做出质量保证的承诺，因为我们是专业的生产厂商，我们能开具增值税专用发票，因为我们是为国家做贡献的一般纳税人。我们专业，所以我们敢承诺，我们真实，所以我们无所畏惧，我们真诚，所以诚邀您的加入。本公司有二十多年生产电力变压器的历史,具有完善的质保体系和技术水平,本厂产品的"光大"牌S11电力变压器.SCB10系列环氧树脂干式电力变压器,是经国家两部鉴定,列入经贸委全国城乡电网改造推荐目录,于2016年通过中国机械工业质量体系认证中心颁发的质量体系认证证书.此时L1、C1将要提供50mA的负载电流，而平时稳定工作Q Q: 1662981166 1665971166中L1只提供25mA的电流，剩下电流只能从电容C1中获取，使得C1上的电压即+电

平下降比较大。这将持续半个周期，直到管Q1打开。如果广安变压器的频率是100KHz，而ADC芯片数据Dout的通讯频率也电话：0635-8378889是100KHz左右，将引起输出+电压频繁波动，造成更大的输出纹波。在示波器上甚至能看到噪声反馈在+输入上。

　　上面只是理论分析的最坏情况，实际应用中，滤波电容等器件的非理想性、PCB布线等等，将使得广安变压器纹波更大，ADC采样结果不稳定。有的微功率型隔离DC/DC，或者如电荷泵器件，只有

管的周期性动作，而没有上述采样、反馈电路，输出更容易受到负载不稳定的影响，使得ADC采样结果更不稳定。

　　比较好的解决办法

　　1.设法降低广安变压器的负载变化，因为虽然目前广安变压器的工作频率已到几百kHz以上，但广安变压器的负载响应时间仍至少要几个μs，低于目前大多ADC采样的速度。比如采用光耦6N137

就比6N136好，因为6N137只是静态电流比较大，而它需要的二极管导通电流小，使得广安变压器的负载变化不会很大。或者不把模拟+广安变压器接到小功率的广安变压器输出上，而接到其它功率比较大的

广安变压联系人：吴经理器输出上，避免广安变压器输出受到负载变手机：13258996850动的影响。同样一个值得注意的问题是，不要使用ADC芯片的Ready、Dout、Din等引脚直接驱动光耦，最好通过光耦驱动电路，使得模拟和数字

广安变压器得到很好地相互隔离，避免在光耦时，有大的电流越过ADC芯片。

　　2.广安变压器后加LDO等输出电压纹波小的器件，再供给信号调理电路、ADC芯片，保证模拟电路广安变压器的稳定。

　　3.如果在广安变压器后加LC滤波，将LC滤波后的广安变压器供给数字部分，此时应该针对不同的负载电流大小，选择相应的L、C数值，必要的时候，要通过一定的计算、仿真及试验来加以确定。

电感、电容不能过大，否则难以响应负载（光耦开/关）的变化。建议广安变压器输出直接供给数字部分；同时经过LC滤波或者RC滤波，再供给信号调理电路、ADC芯片。在采用LC滤波时，还需

要注意LC的谐振频率要远远偏离广安变压器工作频率。比如滤波RC电路的电阻R可以取10Ω左右，电容取10μF左右。

　　4.其它常规的方法也特别重要，如信号调理电路、ADC芯片的广安变压器和地，要同光耦等数字部分的广安变压器和地分开走线，最后单点连接。或者两者采用两个DC/DC电路分别给ADC芯片等模拟电路

和光耦等数字电路供电。原因和上文分析一样，也是为了更好的避免数字、模拟之间广安变压器的相互干扰。

　　广安变压器对运算放大器的影响及解决方法

　　一般模拟量信号进入ADC芯片之前，要利用运算放大器进行信号调理，以提供必要的电平变换、滤波、ADC芯片驱动等等。运算放邮箱：1665971166@qq.com大器与ADC相接口时，容易受到广安变压器的影响，从而也影响

ADC芯片采集的稳定。图2是运算放大器与ADC的典型接口图。

　　大多ADC芯片内部的模拟输入端都具有一个采样电容Cin，电阻R1对运放输出限流，数倍于采样电容的陶瓷电容C1使得SW合上的瞬间，通过C1迅速给采样电容Cin充电。R1、C1的具体数

值，与运放的稳定性、建立时间、ADC采样时间、需要的采样精度有关。

　　这里要指出的是，在上述过程中，运放的广安变压器也会起很大的作用。在运放对电容充电期间，瞬间需要较大的电流，而广安变压器的负载响应时间不够，将造成比较大的广安变压器纹波，影响运放

的输出。比如采用C1=10Cin=250pF，则当SW从别的通道（假设为-）切到AI0通道（假设+）时，Cin从-切换到C1上的电压+，C1迅速给Cin充电，最终电压为（×10-）/11＝4.09V

，运放输出要从变到4.09V，R1太小容易带来运放输出稳定性问题，同时也会 对运放输出电流带来冲击，影响广安变压器电压。

　　特别是在采用电荷泵给运放-VCC提供小的负广安变压器时，电荷泵输出电压随负载增大而降低的特性使得效果更加明显。比较发现，运放采用直流线性广安变压器时，12位的ADC采集结果很稳定，

结果变动可达1LSB以下；相比之下，采用电荷泵器件时，如果电荷泵输出没有大的滤波，ADC采集结果晃动可达3LSB。如果增大R1为100Ω时，C1=10Cin，不考虑运放输出电阻时，需要运放输

出电流的最大值为（5－4.09）V/100Ω＝9.1mA），小于一般运放的最大输出电流。但R1太大，将明显降低ADC所能采集到的信号频率，在ADC对该通道“跟踪”期间，运放无法完成对C1和Cin

充电，使得该次采样与运放输入端电压相差较大，会造成谐波失真。

　　解决办法除了前文描述的以外，同时还可以采用以下方法：

　　1.运放的正负广安变压器对地除并接一个10～22μF大电容以减少广安变压器纹波外，再并接一个0.1～1μF的小陶瓷电容，以通过0.1～1μF去耦电容的作用，避免负载电容的瞬间充电对广安变压器的影

响。效果类似于数字芯片广安变压器和地之间加的去耦电容。

　　2.增大图2中ADC前端电阻R1，减小运放的输出电流，能起到一定的滤波作用。当然R1大的话，将衰减通过运放的信号。

　　广安变压器对参考源的影响及解决方法

　　有的ADC芯片要外部提供参考源，这时外部参考源的供电，也需要参照前文所述的处理方法，采取在输入端加滤波等措施。同时注意，对连续逼近（SAR）型ADC芯片，如TLC2543芯片，采

样、保持后的内部每次电压转换，都需要将采集电压和参考源的1/2、1/4、1/8等组合相比较，以确定相应n位ADC结果的第（n-1）位、第（n-2）位等，参考源的分压是通过电容实现的。

　　这样，对应转换每位均需要将参考源VREF通过接到相应分压电容上，对参考源而言，将看到一个变化的容性负载，从而产生了上文所说的问题。如果ADC芯片内部没有参考源缓冲电路

，而外部参考源的容性负载能力又不够时，需要在外部参考源输出端，串一个缓冲器，再通过一个变压器厂家RC电路接到ADC芯片的参电话：0635-8322228考源输入端。其它处理方法变压器厂家，同上文所述，如在外部参考源的广安变压器端

，并接一个10～22μF大电容和一个0.1～1μF的小陶瓷电容等。