MAX1090/MAX1092：高性能10位ADC的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）是連接現(xiàn)實(shí)世界模擬信號(hào)與數(shù)字系統(tǒng)的關(guān)鍵橋梁。今天，我們將深入探討Maxim公司推出的MAX1090/MAX1092這兩款10位ADC，它們以其獨(dú)特的性能和特性，在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。

文件下載：MAX1090BCEI+T.pdf

產(chǎn)品概述

MAX1090/MAX1092是低功耗、10位的ADC，具備逐次逼近型ADC、自動(dòng)掉電、快速喚醒（2μs）、片上時(shí)鐘、+2.5V內(nèi)部參考電壓以及高速字節(jié)并行接口等特性。它們采用單+5V模擬電源供電，通過(guò)VLOGIC引腳可直接與+2.7V至+5.5V的數(shù)字電源接口。在400ksps的最大采樣率下，功耗僅為10mW（VDD = VLOGIC）。同時(shí)，這兩款器件提供軟件可配置的模擬輸入，支持單極性/雙極性以及單端/偽差分操作。

主要特性

• 高分辨率與線(xiàn)性度：10位分辨率，±0.5 LSB線(xiàn)性度，確保了高精度的模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換。
• 靈活的電源與邏輯電平：+5V單電源操作，用戶(hù)可調(diào)節(jié)邏輯電平（+2.7V至+5.5V），適應(yīng)不同的系統(tǒng)需求。
• 內(nèi)部參考電壓：內(nèi)部集成+2.5V參考電壓，方便設(shè)計(jì)且減少外部元件。
• 軟件可配置輸入：軟件可配置的模擬輸入多路復(fù)用器，MAX1090支持8通道單端/4通道偽差分，MAX1092支持4通道單端/2通道偽差分。
• 低功耗設(shè)計(jì)：低電流消耗，如2.5mA（400ksps）、1.0mA（100ksps）、400μA（10ksps）、2μA（關(guān)機(jī)），適合電池供電應(yīng)用。
• 高速接口與小封裝：字節(jié)并行（8 + 2）接口，便于與標(biāo)準(zhǔn)微處理器連接；小尺寸封裝，28引腳QSOP（MAX1090）和24引腳QSOP（MAX1092），節(jié)省電路板空間。

電氣特性

直流精度

• 分辨率：10位，提供了足夠的精度來(lái)處理各種模擬信號(hào)。
• 相對(duì)精度：MAX109_A系列為±0.5 LSB，MAX109_B系列為±1 LSB，且在整個(gè)溫度范圍內(nèi)無(wú)丟失碼。
• 差分非線(xiàn)性：±1 LSB，保證了轉(zhuǎn)換的單調(diào)性。
• 偏移誤差：±2 LSB，增益誤差為±2 LSB，增益溫度系數(shù)為±2.0 ppm/°C，通道間偏移匹配為±0.1 LSB。

動(dòng)態(tài)特性

• 信號(hào) - 噪聲加失真比（SINAD）：在50kHz輸入頻率、2.5VP - P輸入信號(hào)、400ksps采樣率下，SINAD達(dá)到60 dB，提供了良好的信號(hào)質(zhì)量。
• 總諧波失真（THD）：-72 dB，有效減少了諧波干擾。
• 無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）：72 dB，確保了信號(hào)的純凈度。
• 互調(diào)失真（IMD）：76 dB，在多信號(hào)輸入時(shí)表現(xiàn)出色。
• 通道間串?dāng)_：-78 dB，減少了通道間的干擾。
• 全線(xiàn)性帶寬：350 kHz，全功率帶寬為6 MHz，可處理高頻信號(hào)。

轉(zhuǎn)換速率

• 轉(zhuǎn)換時(shí)間：外部時(shí)鐘模式下為2.1 - 3.5μs，外部采集/內(nèi)部時(shí)鐘模式下為2.5 - 3.0μs，內(nèi)部采集/內(nèi)部時(shí)鐘模式下為3.2 - 4μs。
• T/H采集時(shí)間：400 ns，確?？焖贉?zhǔn)確地采集信號(hào)。
• 孔徑延遲：25 ns，孔徑抖動(dòng)小于200 ps（內(nèi)部采集/內(nèi)部時(shí)鐘模式），小于50 ps（外部采集或外部時(shí)鐘模式）。
• 外部時(shí)鐘頻率：0.1 - 7.6 MHz，占空比為30 - 70%。

其他特性

• 模擬輸入：?jiǎn)味撕筒罘州斎腚妷悍秶筛鶕?jù)單極性或雙極性模式進(jìn)行配置，多路復(fù)用器泄漏電流小，輸入電容為12 pF。
• 內(nèi)部參考：REF輸出電壓為2.49 - 2.51 V，REF短路電流為15 mA，REF溫度系數(shù)為+20 ppm/°C，REFADJ輸入范圍為±100 mV，REFADJ高閾值為VDD - 1.0 V，負(fù)載調(diào)節(jié)為0.2 mV/mA。
• 數(shù)字輸入輸出：輸入電壓高（VIH）和低（VIL）有明確的范圍，輸入滯后為200 mV，輸入泄漏電流和輸出電壓低（VOL）、高（VOH）等參數(shù)也有詳細(xì)規(guī)定。
• 電源要求：模擬電源電壓為4.5 - 5.5 V，數(shù)字電源電壓為2.7 - VDD + 0.3 V，不同工作模式下的電源電流不同，如工作模式下內(nèi)部參考時(shí)為2.9 - 3.4 mA，外部參考時(shí)為2.5 - 2.9 mA，待機(jī)模式和關(guān)機(jī)模式下電流更低。

工作原理與操作模式

轉(zhuǎn)換操作

MAX1090/MAX1092采用逐次逼近（SAR）轉(zhuǎn)換技術(shù)和輸入跟蹤 - 保持（T/H）階段，將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為10位數(shù)字輸出。其并行（8 + 2）輸出格式便于與標(biāo)準(zhǔn)微處理器接口。

單端和偽差分操作

在單端模式下，IN+連接到不同的輸入通道，IN - 連接到COM；在偽差分模式下，IN+和IN - 從模擬輸入對(duì)中選擇。在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，T/H開(kāi)關(guān)在采集間隔結(jié)束時(shí)打開(kāi)，保持電容上的電荷，然后通過(guò)電容式數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

模擬輸入保護(hù)

內(nèi)部保護(hù)二極管可防止模擬輸入超出（GND - 300mV）至（VDD + 300mV）的范圍，但為了保證準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換，輸入不應(yīng)超過(guò)（VDD + 50mV）或低于（GND - 50mV）。

跟蹤 - 保持（T/H）

T/H階段在WR上升沿進(jìn)入跟蹤模式，根據(jù)不同的采集模式（內(nèi)部或外部）在相應(yīng)的時(shí)鐘邊沿進(jìn)入保持模式。采集時(shí)間取決于輸入信號(hào)的源阻抗和ADC的輸入電容，可通過(guò)公式計(jì)算。

輸入帶寬

T/H階段提供350kHz的全線(xiàn)性帶寬和6MHz的全功率帶寬，可使用欠采樣技術(shù)處理高頻信號(hào)，但建議使用抗混疊濾波以避免高頻信號(hào)混疊。

啟動(dòng)轉(zhuǎn)換

通過(guò)寫(xiě)入控制字節(jié)選擇多路復(fù)用器通道并配置單極性或雙極性操作，寫(xiě)脈沖可啟動(dòng)采集間隔或采集加轉(zhuǎn)換過(guò)程?？刂谱止?jié)中的ACQMOD位提供內(nèi)部和外部采集兩種選項(xiàng)，轉(zhuǎn)換周期持續(xù)13個(gè)時(shí)鐘周期。

讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)中斷信號(hào)INT在轉(zhuǎn)換完成且輸出數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時(shí)變低，可用于通知微處理器讀取結(jié)果。

時(shí)鐘模式選擇

可選擇內(nèi)部或外部時(shí)鐘模式，控制位D6和D7用于選擇。內(nèi)部時(shí)鐘模式可減輕微處理器的負(fù)擔(dān)，外部時(shí)鐘模式需要100kHz至7.6MHz的時(shí)鐘頻率和30%至70%的占空比。

應(yīng)用信息

上電復(fù)位

上電時(shí)，內(nèi)部上電復(fù)位電路使器件進(jìn)入外部時(shí)鐘模式并將INT置高。電源穩(wěn)定后，內(nèi)部復(fù)位時(shí)間為10μs，使用內(nèi)部參考時(shí)，VREF穩(wěn)定需要500μs。

內(nèi)部和外部參考

可使用內(nèi)部或外部參考電壓。內(nèi)部參考提供+2.5V，可進(jìn)行小范圍調(diào)整；外部參考可連接到REF或REFADJ，使用REFADJ輸入時(shí)無(wú)需緩沖外部參考。

掉電模式

為了節(jié)省功率，可通過(guò)控制字節(jié)的D6和D7位選擇待機(jī)模式或關(guān)機(jī)模式。待機(jī)模式下電源電流為1mA（典型值），關(guān)機(jī)模式下典型電源電流為2μA，退出關(guān)機(jī)模式后需要一定時(shí)間恢復(fù)精度。

傳輸函數(shù)

單極性和雙極性模式下的滿(mǎn)量程和零量程有明確規(guī)定，輸出編碼在單極性模式下為二進(jìn)制，雙極性模式下為二進(jìn)制補(bǔ)碼。

最大采樣率

在7.6MHz的最大時(shí)鐘頻率下，通過(guò)合理安排寫(xiě)、采集、轉(zhuǎn)換和讀取周期，可實(shí)現(xiàn)400ksps的吞吐量，甚至可達(dá)475ksps，但切換數(shù)據(jù)總線(xiàn)可能會(huì)引入噪聲。

布局、接地和旁路

為了獲得最佳性能，建議使用印刷電路板，確保模擬和數(shù)字走線(xiàn)分離，使用單獨(dú)的模擬和數(shù)字接地部分并通過(guò)星點(diǎn)連接。對(duì)電源進(jìn)行旁路處理，使用0.1μF和4.7μF的并聯(lián)電容，并在必要時(shí)添加衰減電阻。

總結(jié)

MAX1090/MAX1092以其高性能、低功耗、靈活的配置和小尺寸封裝等優(yōu)點(diǎn)，適用于電池供電和數(shù)據(jù)采集等應(yīng)用場(chǎng)景。電子工程師在設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)和工作模式，同時(shí)注意布局、接地和旁路等方面的設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮這兩款A(yù)DC的性能。你在使用類(lèi)似ADC時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。