读者问题回答：多通道同步采集卡设计疑问

还是回答一个读者的问题：

不是？这东西你卖我1W？-Smacq 3系采集卡拆解

采集卡

采集卡

问题

问题1：这个卡是如何实现多通道(24通道)模拟信号同步采集并杜绝通道间信号串扰的？

问题2：这个卡为什么可以实现小电压信号波形的稳定采集，是有什么滤波或稳压的设计吗。

其实就是问 ADC 一些原理相关的事情，可以说说：（其实问的还密集的）

核心 ADC

核心 ADC

就是这个，我吐槽贵的

同步原理：每颗 ADAS3022 内部是“ 多路输入 + 单 SAR 核 ”结构，它依靠一个高精度采样保持电容 (Csample) 实现同时保持各通道电压，再依次转换。

内部

内部

ADAS3022 如何实现多通道同步采集与极低通道串扰

架构：单芯片内部多路同步采样保持（S/H）

ADAS3022 内部集成了：

8 通道高阻抗多路复用器 (MUX)

可编程增益仪表放大器 (PGIA)

16-bit SAR ADC 内核

精密基准和缓冲

每个通道在采样瞬间由 MUX 选通进入 PGIA，然后到 ADC 采样保持电容；因为 SAR ADC 是逐次逼近型（无 pipeline 延迟），所有选通通道的采样时刻由同一个 CONVST 信号锁定，所以在多芯片并联时（如 3 颗 → 24 通道）可以由 FPGA 并行触发实现真正的同步采样。

在手册中明确说明：

“The ADAS3022 uses a high voltage multiplexer with low charge injection and very low leakage … all inputs are sampled differentially.”

这意味着其输入采样保持是差分采样结构，天然抑制共模误差。

串扰性能：–120 dB 通道间隔离

在手册中 Channel-to-Channel Crosstalk 指标写得非常清楚：

Channel-to-Channel Crosstalk … −120 dB (typ, fIN = 10 kHz)

以及图 29：

“Crosstalk vs Frequency … fS = 1 MSPS … below –120 dB @ 200 kHz.”

这说明多通道复用开关漏电、电容耦合都被极大地抑制。其低串扰来源包括：

因此 USB-3131（用多片 ADAS3022 并联）只需 FPGA 同步 CONVST，即可实现 24 通道同步采样、–120 dB 串扰的高精度测量。

小信号稳定采集的原因（抗噪声与稳压设计）

内部高精度PGIA放大 + 七档量程

PGIA 提供 0.16～6.4 倍可编程增益，输入量程 ±24.6 V → ±0.64 V 七档；这让系统可自动选择最适量程放大小信号，保持每个通道在满码附近工作。

“Programmable Gain Instrumentation Amplifier … seven selectable differential input ranges from ±0.64 V to ±24.576 V.”

高共模抑制（CMRR）

“High input common-mode rejection > 100 dB”

在 PGIA 内部采用三放大器仪表结构，对称匹配输入阻抗 + 电容补偿，使外部电源、地回流、电磁干扰等共模分量几乎全部抵消。这是稳定采集微伏级信号的关键。

内部/外部精密参考与缓冲

芯片内含：2.5 V bandgap + ×1.638 buffer → 4.096 V 系统参考；典型漂移 ±5 ppm/°C；外部也可用 ADR434 类参考 + AD8031 缓冲；推荐在 REF1/REF2/REFN 上近距 10 µF + 0.1 µF 去耦。

这些结构确保低频温漂、量化点抖动都极小，使小电压信号不会随时间漂移。

电源与隔离稳压

ADAS3022 内含三级低压稳压器：

ACAP / DCAP / RCAP → 内部 2.5 V 模拟、数字、参考子系统

在系统级（USB-3131）上又叠加：

DC/DC + LDO 组合；FPGA 与 ADC 模拟地隔离；充分去耦（10 µF + 100 nF 就地）；高 PSRR（图 31：> –100 dB）。

这些设计共同抑制纹波、电源噪声在小信号下的漂移。

抗混叠与输入滤波

推荐前级 OPA（ADA4841-2 等）缓冲 + RC 滤波器，截止频率数百 kHz，用于限制带外噪声耦入：

“The noise from the amplifier is filtered by the ADAS3022 analog input circuit or by an external filter …”

软件平均与数字滤波

DAO-Software 在上层做数字平均/低通滤波，可进一步降低随机噪声。结合硬件 91 dB SNR（典型），实际测得波形稳定、抖动低。

后记

你想到的其实都在数据手册，多看原厂资料。