MAX190/MAX191：低功耗12位采樣ADC的卓越之選

在電子設(shè)計領(lǐng)域，模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換是一項至關(guān)重要的技術(shù)。今天，我們將深入探討MAXIM公司的兩款低功耗、12位采樣ADC——MAX190和MAX191，它們在多個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

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一、產(chǎn)品概述

MAX190和MAX191是單芯片CMOS 12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），具有差分輸入、跟蹤/保持（T/H）、內(nèi)部電壓參考、內(nèi)部或外部時鐘以及并行或串行uP接口等特性。它們的轉(zhuǎn)換時間均為7.5μs，但在采集時間和采樣率上有所不同。MAX190的采集時間為5μs，采樣率為76ksps；而MAX191的采集時間為2μs，采樣率保證達(dá)到100ksps。

這兩款A(yù)DC只需在電源和參考端使用去耦電容作為外部元件。它們既可以使用外部參考，也可以使用具有調(diào)整輸入功能的內(nèi)部參考，用于修正系統(tǒng)增益誤差。

二、產(chǎn)品特性

（一）高精度

• 分辨率與線性度：具備12位分辨率，線性度達(dá)到±1/2 LSB，能提供高精度的轉(zhuǎn)換結(jié)果。
• 低誤差：積分非線性（INL）、差分非線性（DNL）、偏移誤差和增益誤差等指標(biāo)表現(xiàn)出色，確保了轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。

（二）電源靈活性

• 單電源與雙電源：MAX190采用單+5V電源供電，而MAX191既可以使用單+5V電源，也能使用雙+5V電源，允許接地參考的雙極性輸入信號。
• 低功耗：工作模式下電流為3mA，掉電模式下電流最大僅為50μA，非常適合電池供電的應(yīng)用。

（三）豐富的接口模式

提供兩種8位并行模式和一種與SPI、QSPI和Microwire串行接口標(biāo)準(zhǔn)兼容的串行接口模式，方便與不同的微處理器進(jìn)行連接。

（四）封裝形式

采用24引腳窄DIP和寬SO封裝，便于在不同的電路板上進(jìn)行安裝。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

• 電池供電數(shù)據(jù)記錄：低功耗特性使其非常適合在電池供電的設(shè)備中進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。
• PC筆數(shù)字化儀：高精度的轉(zhuǎn)換能力能夠滿足筆數(shù)字化儀對數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的要求。
• 高精度過程控制：在工業(yè)過程控制中，能夠提供精確的模擬信號轉(zhuǎn)換。
• 機電系統(tǒng)：為機電系統(tǒng)中的傳感器信號轉(zhuǎn)換提供可靠支持。
• PC數(shù)據(jù)采集板：可用于PC的數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)對模擬信號的數(shù)字化處理。
• 自動測試系統(tǒng)：在自動測試系統(tǒng)中，能夠快速準(zhǔn)確地采集和處理數(shù)據(jù)。
• 電信：滿足電信設(shè)備對信號處理的需求。
• 數(shù)字信號處理（DSP）：為DSP系統(tǒng)提供高質(zhì)量的數(shù)字輸入。

四、技術(shù)要點

（一）采集時間

采集時間是T/H獲取輸入信號所需的時間，它取決于輸入電容的充電速度。如果輸入信號的源阻抗較高，采集時間會延長，因此在轉(zhuǎn)換之間需要留出更多的時間。采集時間的計算公式為：tACQ = 10(Rs + RIN)CHOLD （MAX190不少于5μs，MAX191不少于2μs），其中RIN對于MAX190為10kΩ，對于MAX191為2kΩ，Rs為輸入信號的源阻抗，CHOLD為32pF。

（二）輸入保護

內(nèi)部保護二極管將模擬輸入鉗位到VDD和GND，允許AIN+在MAX190上從 -0.3V到（VDD + 0.3V）擺動，在MAX191上從（VSS - 0.3V）到（VDD + 0.3V）擺動，而不會損壞ADC。但為了在滿量程附近實現(xiàn)準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換，AIN+不應(yīng)超過電源電壓（MAX190為VDD和GND，MAX191為VDD和VSS）超過50mV，因為保護二極管輕微正向偏置會影響ADC的精度。

（三）時鐘和控制同步

為了獲得最佳的模擬性能，時鐘應(yīng)與轉(zhuǎn)換啟動信號（CS和RD）同步。至少100ns應(yīng)將轉(zhuǎn)換開始與最近的時鐘邊緣分開，以確保CLK轉(zhuǎn)換不會耦合到模擬輸入并被T/H采樣。當(dāng)使用MAX190的異步模式時，使用0.8MHz時鐘可實現(xiàn)全精度規(guī)格性能，避免線性度誤差。

（四）電源管理

在電池供電系統(tǒng)中，可以通過將PD引腳拉低來使MAX190/MAX191進(jìn)入掉電模式，此時除參考外的所有內(nèi)部ADC電路都關(guān)閉，最大功耗小于50μA。上電時，進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換并忽略數(shù)據(jù)輸出即可完成初始化。

（五）內(nèi)部參考

內(nèi)部4.096V參考在VREF引腳可用，需要使用4.7μF低ESR電容（小于1/2Ω）與0.1μF電容并聯(lián)旁路到AGND，除非使用內(nèi)部參考補償模式。通過將REFADJ連接到VDD，可以禁用參考輸出。

（六）參考補償模式

可以選擇內(nèi)部或外部參考補償來優(yōu)化給定轉(zhuǎn)換率下的掉電性能。內(nèi)部補償模式下，參考能在ADC重新激活后35μs內(nèi)穩(wěn)定，但參考緩沖器從SAR瞬變中恢復(fù)的時間較長，需要較慢的時鐘和轉(zhuǎn)換時間，典型轉(zhuǎn)換時間會上升到25μs。

五、訂購信息

MAX190和MAX191提供多種溫度范圍和封裝形式可供選擇，用戶可以根據(jù)實際需求進(jìn)行訂購。

總之，MAX190和MAX191以其高精度、低功耗、豐富的接口模式和靈活的電源管理等特性，為電子工程師在設(shè)計各種應(yīng)用系統(tǒng)時提供了一個優(yōu)秀的選擇。你在實際應(yīng)用中是否使用過這兩款A(yù)DC呢？遇到過哪些問題？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。