深入解析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公司的兩款高性能10位ADC——MAX1090和MAX1092，它們以其出色的性能和豐富的特性，為各種應(yīng)用場(chǎng)景提供了理想的解決方案。

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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，VLOGIC引腳允許直接與+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），并且提供兩種軟件可選的掉電模式，可在轉(zhuǎn)換之間關(guān)閉器件以降低功耗。

關(guān)鍵特性

高分辨率與線性度

• 10位分辨率，±0.5 LSB線性度，確保了高精度的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換。
• 無(wú)失碼現(xiàn)象，保證了轉(zhuǎn)換結(jié)果的可靠性。

靈活的電源與邏輯電平

• 單+5V電源供電，降低了電源設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。
• 用戶可調(diào)節(jié)的邏輯電平（+2.7V至+5.5V），增強(qiáng)了與不同數(shù)字系統(tǒng)的兼容性。

豐富的輸入配置

• 軟件可配置的模擬輸入，支持單極性/雙極性和單端/偽差分操作。
• MAX1090具有8個(gè)單端輸入通道或4個(gè)偽差分輸入通道，MAX1092具有4個(gè)單端輸入通道或2個(gè)偽差分輸入通道。

低功耗設(shè)計(jì)

• 不同采樣率下具有低電流消耗，如2.5mA（400ksps）、1.0mA（100ksps）、400μA（10ksps）和2μA（關(guān)機(jī)）。
• 掉電模式可進(jìn)一步降低功耗，適用于電池供電應(yīng)用。

高速接口與小封裝

• 字節(jié)并行（8 + 2）接口，實(shí)現(xiàn)了與標(biāo)準(zhǔn)微處理器的便捷連接。
• 小尺寸封裝，MAX1090為28引腳QSOP，MAX1092為24引腳QSOP，節(jié)省了電路板空間。

工作原理

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）輸出格式方便與標(biāo)準(zhǔn)微處理器接口。

單端和偽差分操作

在單端模式下，IN+內(nèi)部切換到相應(yīng)通道，IN - 切換到COM；在偽差分模式下，IN+和IN - 從模擬輸入對(duì)中選擇。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)，保持電容上的電荷作為信號(hào)樣本，然后電容式數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）進(jìn)行調(diào)整以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字表示。

輸入保護(hù)

內(nèi)部保護(hù)二極管將模擬輸入鉗位到VDD和GND，允許每個(gè)輸入通道在（GND - 300mV）至（VDD + 300mV）范圍內(nèi)擺動(dòng)而不損壞。但為了實(shí)現(xiàn)滿量程附近的精確轉(zhuǎn)換，輸入不應(yīng)超過(guò)（VDD + 50mV）或低于（GND - 50mV）。

跟蹤 - 保持階段

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，源阻抗低于3kΩ對(duì)AC性能無(wú)顯著影響，更高的源阻抗可通過(guò)連接0.01μF電容來(lái)處理。

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來(lái)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換?？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用于指示轉(zhuǎn)換結(jié)束和有效結(jié)果可用。INT在轉(zhuǎn)換完成且輸出數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時(shí)變低，在第一次讀取周期或?qū)懭胄驴刂谱止?jié)時(shí)變高。

時(shí)鐘模式選擇

內(nèi)部時(shí)鐘模式

通過(guò)設(shè)置控制字節(jié)的D7為1，D6為0來(lái)選擇內(nèi)部時(shí)鐘模式。內(nèi)部時(shí)鐘頻率選定后，轉(zhuǎn)換時(shí)間為3.6μs。使用內(nèi)部時(shí)鐘模式時(shí)，需將CLK引腳連接到高或低電平以防止引腳浮空。

外部時(shí)鐘模式

將控制字節(jié)的D6和D7設(shè)置為1選擇外部時(shí)鐘模式。外部時(shí)鐘頻率需在100kHz至7.6MHz之間，占空比為30%至70%。不建議使用低于100kHz的時(shí)鐘頻率，以免影響性能。

數(shù)字接口

輸入（控制字節(jié)）和輸出數(shù)據(jù)通過(guò)三態(tài)并行接口進(jìn)行復(fù)用，該接口可輕松與標(biāo)準(zhǔn)微處理器連接。信號(hào)(overline{CS})、(overline{WR})和(overline{RD})控制讀寫(xiě)操作，(overline{CS})為高時(shí)，接口進(jìn)入高阻態(tài)。

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，可通過(guò)外部電位器進(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

為節(jié)省功耗，可在轉(zhuǎn)換之間將轉(zhuǎn)換器置于低電流關(guān)機(jī)狀態(tài)。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，在這兩種軟件掉電模式下，并行接口保持活動(dòng)，但ADC不進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

傳輸函數(shù)

單極性和雙極性模式下具有不同的滿量程和零量程電壓范圍，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，每19個(gè)時(shí)鐘周期完成一次轉(zhuǎn)換可實(shí)現(xiàn)400ksps的吞吐量，通過(guò)特定技術(shù)可將吞吐量提高到475ksps，但需注意切換數(shù)據(jù)總線可能引入的噪聲。

布局、接地和旁路

為獲得最佳性能，建議使用印刷電路板，確保模擬和數(shù)字走線的適當(dāng)分離，避免平行布線和數(shù)字信號(hào)路徑位于ADC封裝下方。使用單獨(dú)的模擬和數(shù)字接地部分，通過(guò)一個(gè)星型點(diǎn)連接。為降低電源噪聲，使用兩個(gè)并聯(lián)電容（0.1μF和4.7μF）對(duì)VDD進(jìn)行旁路，并在必要時(shí)添加衰減電阻。

總結(jié)

MAX1090/MAX1092憑借其高分辨率、低功耗、靈活的輸入配置和高速接口等特性，在工業(yè)控制、能源管理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄、患者監(jiān)測(cè)和觸摸屏等應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。電子工程師在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可根據(jù)具體需求充分利用其特性，實(shí)現(xiàn)高性能的模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換解決方案。你在使用類(lèi)似ADC時(shí)遇到過(guò)哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)。