MAX11206/MAX11207：超低功耗20位單通道Δ-Σ ADC的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的性能對(duì)于系統(tǒng)的精度和功耗起著關(guān)鍵作用。今天，我們要深入探討Maxim Integrated推出的MAX11206/MAX11207這兩款20位單通道超低功耗Δ-Σ ADC，它們?cè)诟叻直媛屎偷凸姆矫姹憩F(xiàn)出色，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。

文件下載：MAX11207.pdf

一、器件概述

MAX11206/MAX11207是超低功耗（<300μA 有源電流）、高分辨率、串行輸出的ADC。它們?cè)趩挝还β氏绿峁┝藰I(yè)界最高的分辨率，非常適合那些需要高動(dòng)態(tài)范圍且低功耗的應(yīng)用，例如4mA至20mA工業(yè)控制回路上的傳感器。

特性亮點(diǎn)

1. 高分辨率：具備20位無噪聲分辨率，在10sps、±3.6VFS輸入時(shí)，噪聲僅為570nVRMS。
2. 低功耗：工作模式電流消耗<300μA（最大值），睡眠模式電流消耗<0.4μA。
3. 可編程增益：MAX11206支持1至128的數(shù)字可編程增益。
4. 豐富的GPIO：包含四個(gè)SPI控制的GPIO，可用于外部多路復(fù)用器控制。
5. 寬電壓范圍：模擬電源電壓范圍為2.7V至3.6V，數(shù)字和I/O電源電壓范圍為1.7V至3.6V。
6. 高抗干擾能力：內(nèi)部數(shù)字濾波器在指定數(shù)據(jù)速率下，對(duì)50Hz或60Hz線路噪聲的抑制超過100dB。

二、電氣特性

靜態(tài)性能

• 無噪聲分辨率：在120sps時(shí)為19位，10sps時(shí)可達(dá)20位。
• 噪聲：120sps時(shí)為2.1μV RMS，10sps時(shí)低至0.55μV RMS。
• 積分非線性：在10sps時(shí)，典型值為3ppm，最大值為10ppm。
• 零誤差和滿量程誤差：經(jīng)過自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)后，零誤差和滿量程誤差均在±20ppmFSR以內(nèi)。

模擬輸入和參考輸入

• 共模抑制比：直流抑制可達(dá)123dB，在不同數(shù)據(jù)速率下對(duì)50Hz/60Hz的抑制效果良好。
• 正常模式50Hz/60Hz抑制：在1sps至15sps的數(shù)據(jù)速率下，抑制效果可達(dá)144dB。

電源要求

• 模擬電源：2.7V至3.6V。
• 數(shù)字電源：1.7V至3.6V。
• 總工作電流：緩沖器禁用時(shí)為235μA，啟用時(shí)為300μA。

SPI時(shí)序特性

• SCLK頻率：最高可達(dá)5MHz。
• SCLK時(shí)鐘周期：200ns。

三、工作模式和配置

模擬輸入

器件支持緩沖或非緩沖模式的兩個(gè)模擬輸入（AINP，AINN），輸入緩沖器可隔離輸入與調(diào)制器的電容負(fù)載，適用于高源阻抗模擬傳感器。通過CTRL1寄存器中的SIGBUF位可控制輸入緩沖器的啟用或禁用。

輸入電壓范圍

調(diào)制器輸入范圍可通過CTRL1寄存器中的U/B位編程為雙極性（-VREF至+VREF）或單極性（0至VREF）。

系統(tǒng)時(shí)鐘

器件內(nèi)置高度穩(wěn)定的內(nèi)部振蕩器，通過CTRL1寄存器中的LINEF位可選擇2.4576MHz或2.048MHz的振蕩器頻率，分別提供最大60Hz或50Hz的抑制。

參考輸入

提供差分輸入REFP和REFN，可直接連接外部參考電壓。通過CTRL1寄存器中的REFBUF位可控制參考緩沖器的啟用或禁用。

校準(zhǔn)

器件提供兩組校準(zhǔn)寄存器，支持自校準(zhǔn)、系統(tǒng)零刻度校準(zhǔn)和系統(tǒng)滿刻度校準(zhǔn)。校準(zhǔn)操作通過命令字節(jié)中的CAL1和CAL0位控制。

數(shù)字濾波器

采用SINC4數(shù)字濾波器，在數(shù)據(jù)速率小于30sps時(shí)，可對(duì)60Hz線路頻率提供超過100dB的抑制。使用2.25275MHz的外部時(shí)鐘可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)50Hz和60Hz的抑制。

GPIOs

提供四個(gè)GPIO端口，可通過CTRL2寄存器進(jìn)行配置，用于驅(qū)動(dòng)多路復(fù)用器或多通道開關(guān)。

數(shù)字可編程增益（MAX11206）

MAX11206支持1至128的數(shù)字可編程增益，通過CTRL3寄存器中的DGAIN_位進(jìn)行配置。在10sps的輸出速率下，增益設(shè)置為1至64時(shí)可提供20位無噪聲分辨率。

串行數(shù)字接口

與SPI、QSPI和MICROWIRE標(biāo)準(zhǔn)串行接口完全兼容，通過SPI接口可訪問九個(gè)片上寄存器。

四、應(yīng)用場(chǎng)景

傳感器測(cè)量

適用于溫度和壓力傳感器測(cè)量，其高分辨率和低功耗特性能夠滿足傳感器對(duì)精度和功耗的要求。

便攜式儀器

在便攜式儀器中，低功耗的優(yōu)勢(shì)可延長電池續(xù)航時(shí)間，同時(shí)高分辨率保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性。

電池應(yīng)用

低功耗設(shè)計(jì)使得在電池供電的應(yīng)用中表現(xiàn)出色，減少了電池的消耗。

稱重秤

高精度的測(cè)量能力使得它在稱重秤應(yīng)用中能夠提供準(zhǔn)確的重量數(shù)據(jù)。

五、總結(jié)

MAX11206/MAX11207憑借其高分辨率、低功耗、可編程增益和豐富的功能，為電子工程師提供了一個(gè)優(yōu)秀的ADC解決方案。在設(shè)計(jì)過程中，工程師可以根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理配置器件的參數(shù)，充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。大家在實(shí)際應(yīng)用中，是否遇到過類似ADC在高分辨率和低功耗平衡方面的挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。