探索MAX125/MAX126：2x4通道同步采樣14位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的卓越性能

在電子工程師的日常工作中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）是不可或缺的工具。今天，我們就來(lái)深入了解一下MAXIM公司推出的MAX125/MAX126這兩款高性能的2x4通道同步采樣14位DAS。

文件下載：MAX125CCAX+.pdf

1. 產(chǎn)品概述

MAX125/MAX126是高速、多通道、14位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具備同步跟蹤/保持（T/H）功能。它們集成了一個(gè)14位、3μs的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、一個(gè)+2.5V參考電壓源、一個(gè)緩沖參考輸入以及一組四個(gè)同步采樣的T/H放大器，能夠保留采樣輸入的相對(duì)相位信息。每個(gè)T/H放大器有兩個(gè)復(fù)用輸入，總共提供八個(gè)單端輸入。此外，轉(zhuǎn)換器具有±17V的過(guò)壓耐受性，任何通道的故障都不會(huì)損壞IC。MAX125的輸入范圍為±5V，MAX126的輸入范圍為±2.5V。

2. 主要特性

2.1 同步采樣T/H放大器

四個(gè)同步采樣的T/H放大器，每個(gè)放大器有兩個(gè)復(fù)用輸入，總共提供八個(gè)單端輸入，能夠同時(shí)采集多個(gè)信號(hào)，保留信號(hào)的相對(duì)相位信息。

2.2 快速轉(zhuǎn)換時(shí)間

每個(gè)通道的轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為3μs，不同通道數(shù)下的吞吐量分別為：1通道時(shí)250ksps，2通道時(shí)142ksps，3通道時(shí)100ksps，4通道時(shí)76ksps。

2.3 寬輸入范圍

MAX125的輸入范圍為±5V，MAX126的輸入范圍為±2.5V，可根據(jù)不同的應(yīng)用需求選擇合適的型號(hào)。

2.4 故障保護(hù)

輸入多路復(fù)用器具有±17V的故障保護(hù)功能，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。

2.5 靈活的參考源

支持內(nèi)部+2.5V參考電壓或外部參考電壓，方便用戶(hù)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

2.6 可編程的片上序列器

可通過(guò)雙向并行接口對(duì)片上序列器進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)1 - 4個(gè)通道的轉(zhuǎn)換，滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求。

2.7 高速并行DSP接口

數(shù)據(jù)訪問(wèn)和總線釋放時(shí)序規(guī)范與大多數(shù)流行的數(shù)字信號(hào)處理器和16位/32位微處理器兼容，無(wú)需等待狀態(tài)即可訪問(wèn)轉(zhuǎn)換結(jié)果。

3. 電氣特性

3.1 直流精度

分辨率為14位，積分非線性（INL）為±2 - ±4 LSB，無(wú)失碼位數(shù)為13位，雙極性零誤差和增益誤差在不同溫度下有相應(yīng)的指標(biāo)。

3.2 動(dòng)態(tài)性能

在單通道模式下，通道1A的信噪比加失真（SINAD）為70 - 75 dB，總諧波失真（THD）為 - 80 - - 89 dB，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）為80 - 90 dB，通道間隔離度為80 dB。

3.3 模擬輸入

輸入電壓范圍根據(jù)型號(hào)不同分為±5V（MAX125）和±2.5V（MAX126），輸入電流和電容也有相應(yīng)的指標(biāo)。

3.4 跟蹤/保持

采集時(shí)間、小信號(hào)帶寬、全功率帶寬、下垂率、孔徑延遲、孔徑抖動(dòng)和孔徑延遲匹配等指標(biāo)都有明確的規(guī)定。

3.5 參考輸出和輸入

參考輸出電壓在TA = +25°C時(shí)為2.475 - 2.525 V，外部負(fù)載調(diào)節(jié)率為±1 %，參考輸出溫度系數(shù)為30 ppm/°C。參考輸入電壓范圍為2.50 ±10% V，輸入電流和電阻等也有相應(yīng)的指標(biāo)。

3.6 外部時(shí)鐘

外部時(shí)鐘頻率范圍為0.1 - 16 MHz，時(shí)鐘占空比范圍為30% - 70%。

3.7 數(shù)字輸入和輸出

數(shù)字輸入的高、低電壓和輸入電流有規(guī)定，數(shù)字輸出的高、低電壓和三態(tài)泄漏電流等也有相應(yīng)的指標(biāo)。

3.8 電源要求

正、負(fù)電源電壓和數(shù)字電源電壓都有一定的范圍，正、負(fù)電源電流和數(shù)字電源電流也有相應(yīng)的指標(biāo)，同時(shí)還規(guī)定了關(guān)機(jī)電流和電源抑制比等。

4. 引腳描述

MAX125/MAX126共有36個(gè)引腳，每個(gè)引腳都有特定的功能。例如，CH1A - CH4B為通道輸入引腳，AVDD和AVSS為模擬電源引腳，DVDD和DGND為數(shù)字電源引腳，REFIN和REFOUT為參考輸入和輸出引腳，CLK為時(shí)鐘輸入引腳，CS、WR、RD和CONVST為控制引腳，INT為中斷輸出引腳等。

5. 工作原理

5.1 轉(zhuǎn)換過(guò)程

MAX125/MAX126采用逐次逼近型轉(zhuǎn)換技術(shù)和四個(gè)同步采樣的T/H放大器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為14位數(shù)字輸出。每個(gè)T/H放大器的輸出被轉(zhuǎn)換并存儲(chǔ)在內(nèi)部的14x4 RAM中，通過(guò)并行接口的連續(xù)讀周期可以順序訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)。

5.2 編程模式

通過(guò)雙向并行接口可以對(duì)MAX125/MAX126進(jìn)行編程，共有八種轉(zhuǎn)換模式和電源關(guān)斷模式。上電時(shí)，默認(rèn)模式為輸入復(fù)用器A/單通道轉(zhuǎn)換。用戶(hù)可以選擇兩個(gè)輸入組（復(fù)用輸入A或復(fù)用輸入B）中的四個(gè)同步采樣輸入通道，并通過(guò)內(nèi)部微序列器編程實(shí)現(xiàn)1 - 4個(gè)通道的轉(zhuǎn)換。

5.3 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換

在編程完成后，將CONVST引腳置低以啟動(dòng)轉(zhuǎn)換序列。模擬輸入在CONVST上升沿被采樣，轉(zhuǎn)換過(guò)程中不能啟動(dòng)新的轉(zhuǎn)換。INT引腳的下降沿表示轉(zhuǎn)換序列結(jié)束。

5.4 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果

最多四個(gè)通道的數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，通過(guò)并行接口進(jìn)行讀取。在收到INT信號(hào)后，用戶(hù)可以通過(guò)最多四次讀操作訪問(wèn)轉(zhuǎn)換結(jié)果。讀取時(shí)，CS引腳應(yīng)置低，第一個(gè)RD下降沿訪問(wèn)CH_1的轉(zhuǎn)換結(jié)果，INT引腳在第一個(gè)RD下降沿被置高，RD上升沿使內(nèi)部地址指針前進(jìn)。

6. 應(yīng)用領(lǐng)域

6.1 多相電機(jī)控制

在矢量電機(jī)控制中，MAX125/MAX126可以同時(shí)采樣兩個(gè)電流（CH1A和CH2A），保留必要的相對(duì)相位信息。通過(guò)對(duì)電流的數(shù)字化處理，為后續(xù)的DSP和控制器提供原始數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的精確控制。

6.2 電網(wǎng)同步

在電網(wǎng)同步應(yīng)用中，需要對(duì)電壓和電流進(jìn)行精確的采樣和測(cè)量，MAX125/MAX126的高精度和快速轉(zhuǎn)換能力可以滿(mǎn)足這一需求。

6.3 功率因數(shù)監(jiān)測(cè)

通過(guò)對(duì)電壓和電流的采樣和分析，可以計(jì)算出功率因數(shù)，MAX125/MAX126可以為功率因數(shù)監(jiān)測(cè)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

6.4 數(shù)字信號(hào)處理

在數(shù)字信號(hào)處理中，需要對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的采樣和轉(zhuǎn)換，MAX125/MAX126的高性能可以滿(mǎn)足這一要求。

6.5 振動(dòng)和波形分析

對(duì)于振動(dòng)和波形分析，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行高分辨率的采樣和處理，MAX125/MAX126的14位分辨率和同步采樣功能可以提供準(zhǔn)確的波形數(shù)據(jù)。

7. 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

7.1 外部時(shí)鐘

MAX125/MAX126需要一個(gè)TTL兼容的時(shí)鐘，時(shí)鐘頻率最高可達(dá)16MHz，時(shí)鐘占空比范圍為30% - 70%。

7.2 參考電壓

可以使用內(nèi)部或外部參考電壓。內(nèi)部參考時(shí)，需要對(duì)REFIN和REFOUT引腳進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐月冯娙菖渲?；外部參考時(shí)，推薦使用MAX6325等具有低溫度漂移的參考源。

7.3 電源旁路和接地管理

為了獲得最佳的系統(tǒng)性能，建議使用具有獨(dú)立模擬和數(shù)字接地平面的印刷電路板。將DGND和AGND在IC處連接在一起，并連接到系統(tǒng)模擬接地平面，以避免數(shù)字噪聲對(duì)ADC模擬部分的干擾。同時(shí)，對(duì)AVDD、AVSS和DVDD進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐月冯娙菖渲谩?/p>

8. 總結(jié)

MAX125/MAX126是一款功能強(qiáng)大、性能卓越的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具有高速轉(zhuǎn)換、高精度、寬輸入范圍、靈活的編程模式等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種應(yīng)用領(lǐng)域。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要注意外部時(shí)鐘、參考電壓、電源旁路和接地管理等方面的問(wèn)題，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用MAX125/MAX126的過(guò)程中遇到過(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。