1 ad7656的性能简介
ad7656是高集成度、6通道、16bit逐次逼近(sar)型adc，它具有最大4 lsbs inl和每通道达250ksps的采样率，并且在片内包含一个2.5v内部基准电压源和基准缓冲器。该器件仅有典型值160mw的功耗，比最接近的同类双极性输入adc的功耗降低了60％。
ad7656包含一个低噪声、宽带采样保持放大器(t／h)，以便处理输入频率高达8mhz的信号。该ad7656还具有高速并行和串行接口，可以与微处理器(mcu)或数字信号处理器(dsp)连接。ad7656在串行接口方式下，能提供一个菊花链连接方式，以便把多个adc连接到一个串行接口上。
ad7656采用具有adi专利技术的icmos(工业cmos)工艺。icmos 工艺是一种高压半导体工艺与亚微米cmos(互补金属氧化物半导体)和互补双极型工艺相结合的制造上艺。它能开发出承受30v电源电压的多种高性能模拟ic，并且其小封装尺寸是任何其他同类高电压ic都未曾达到的。与使用传统cmos工艺的模拟ic不同，icmos器件能承受高电源电压，同时提高性能、显著降低功耗和缩小封装尺寸。ad7656是使用该种工艺设计制造的产品，所以非常适合在继电保护、电机控制等工业领域使用。图1是ad7656的内部原理框图。
2 ad7656的工作原理
ad7656足具有独立的六通道逐次逼近型(sar)的模数转换器，转换处理和数据的精度是通过convst信号和一个内部晶振控制的。3个convst管脚允许3路adc对独立同步采样。当3个convst管脚连接到一起时，就可以进行6个通道的同步采样。 ad7656具有高速的并行和串行接口，允许其与microprocessors和dsp进行接口。当使用串行接口模式时，ad7656具有的菊花链特性允许多个adc和一个串行接口连接。由于在电力继电保护产品中以并行接口连接设计为主，所以下面将以并行接口的连接方式介绍其工作原理。
图2是ad7656在并行接口方式下的工作时序图。首先，通过mcu或dsp控制convst管脚启动转换，并保持该信号为高电平。ad7656启动转换信号后会自动输出busy信号，busy信号下降沿时，代表转换已经全部完成。此时，ad7656内部的6个寄存器中已经保存了转换的数据，然后通过控制片选cs和读rd信号依次顺序读出6个通道ad转换值。 读出ad转换值后，改变convst为低电平信号。注意在设计时，一定要保证ad转换过程中convst管脚保持高电平。
3 ad7656在电力继电保护产品中的应用
当前，继电保护产品在不断地更新换代并改变着设计模式。最初由于工艺和芯片等各方面因素的影响，第一代电力继电保护产品均采用模拟开关，配合单通道16bit的adc设计，例如ad976，ad574等ad转换器产品；后来出现了使用16bit的ad7665和14bit的ad7685配合模拟开关的第二代继电保护产品，ad7665和ad7865在当前很多电力继电保护产品中仍有非常成功的应用案例；随着技术的更新和产品工艺的改进，尤其是其±10v双极多通道同步输入等技术特点，使ad7656有望成为电力继电保护的新一代产品。
3.1 ad7656前端模拟电路设计
ad7656可以支持输入±10v双极信号，按照经典的设计理论，需要对前端信号进行抗混叠滤波。为了满足16bit精度的要求，前端要选用高精度并且可以处理±10v双极信号的运算放大器作信号处理和滤波。
3.2 ad7656电源设计
3.2.1 vdd和vss
在ad7656的设计中，vdd和vss主要作为采样保持开关工作的电源，图3是vdd和vss工作的原理框图。一般设计时，需要保证大于vinx模拟输入端的输入电压范围，才能保证ad可靠工作。表1是ad7656在不同条件下需要的最小值。
实际设计中，可以采用几种方式得到vdd和vss。一种方式是采用开关电源的方式来设计产生vdd和vss；另一种是采用电荷泵的方式提供vdd和vss；还有一种方式是使用dc-dc模块来提供vdd和vss。由于ad7656对于vdd的纹波比较敏感，会直接影响采样得到的精度，所以，无论应用那种方式提供vdd和vss，均要考虑较好的滤波系统。图4是一种采用美国adi公司生产的adp1611提供vdd和vss的dc-dc方案设计。
3.2.2 avcc(agnd)和dvcc(dgnd)
avcc和dvcc是ad7656的模拟电压输入端和数字电压输入端。ad7656作为6通道独立的同步采样数据转换器，在转换过程中需要足够的电能量，所以对于avcc的去耦在设计中就显得十分重要，后面将有具体描述。在实际电路设计中，可以单独提供±15v(或是±12v)电压给vdd和vss电压输入端，同时提供+5v给avcc模拟电压端，通过滤波器(小电阻或磁珠)把avcc连接到dvcc，然后再通过滤波器供给cpu系统+5v电源；或在提供±15v采样电压时，将+15v电压使用dc／dc得到+5v电压，供给avcc和dvcc输入端使用，而cpu系统则采用单独的+5v电源。
在avcccdvcc的连接设计上，由于dvcc会引来一些数字噪声给avcc，影响ad7656的采样性能
