MAX125/MAX126：2x4通道、同步采樣14位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)解析

在電子工程師的日常工作中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）是一個關(guān)鍵的組成部分。今天我們來深入探討一下MAXIM公司的MAX125/MAX126，這是一款高性能的2x4通道、同步采樣14位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在眾多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

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一、產(chǎn)品概述

MAX125/MAX126是高速、多通道、14位的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具備同步采樣跟蹤/保持（T/H）放大器。它包含一個14位、3μs的逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、一個+2.5V參考電壓、一個緩沖參考輸入，以及一組四個同步采樣的T/H放大器，能夠保留采樣輸入的相對相位信息。該產(chǎn)品有兩個多路復(fù)用輸入，總共可提供八個單端輸入。此外，轉(zhuǎn)換器具有±17V的過壓容限，任何通道的故障都不會損壞IC。MAX125的輸入范圍為±5V，MAX126的輸入范圍為±2.5V。

二、產(chǎn)品特性

2.1 同步采樣T/H放大器

擁有四個同步采樣的T/H放大器，每個放大器有兩個多路復(fù)用輸入，總共提供八個單端輸入。這使得它能夠同時采集多個通道的數(shù)據(jù)，并保留各通道之間的相對相位信息，對于需要精確測量多通道信號的應(yīng)用非常有用。

2.2 快速轉(zhuǎn)換時間

每個通道的轉(zhuǎn)換時間僅為3μs，不同通道數(shù)下的吞吐量也有所不同：1通道時為250ksps，2通道時為142ksps，3通道時為100ksps，4通道時為76ksps。這種高速轉(zhuǎn)換能力使得它能夠處理高頻信號和快速變化的信號。

2.3 寬輸入范圍和過壓保護

MAX125的輸入范圍為±5V，MAX126的輸入范圍為±2.5V，能夠滿足不同應(yīng)用的需求。同時，輸入多路復(fù)用器具有±17V的過壓保護，增強了產(chǎn)品的可靠性。

2.4 可編程片上序列器

可以通過雙向并行接口對其進行編程，選擇一次轉(zhuǎn)換1 - 4個通道。一旦編程完成，它會持續(xù)按照設(shè)定的通道數(shù)進行轉(zhuǎn)換，直到重新編程。

2.5 高速并行DSP接口

其并行接口的數(shù)據(jù)訪問和總線釋放時序規(guī)范與大多數(shù)流行的數(shù)字信號處理器和16位/32位微處理器兼容，無需等待狀態(tài)即可訪問轉(zhuǎn)換結(jié)果，方便與其他數(shù)字設(shè)備集成。

三、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，無失碼位數(shù)為13位。雙極性零誤差在不同溫度下有不同的表現(xiàn)，增益誤差也會隨溫度變化。各通道之間的零誤差匹配和增益誤差匹配都在一定范圍內(nèi)，且零碼溫度系數(shù)和增益誤差溫度系數(shù)均為±5 ppm/°C。

3.2 動態(tài)性能

在單通道模式下，通道1A的信噪比加失真（SINAD）為72 - 75 dB，總諧波失真（THD）為 - 89 - - 80 dB，無雜散動態(tài)范圍（SFDR）為80 - 90 dB，通道間隔離度為80 dB。

3.3 模擬輸入

MAX125的輸入電壓范圍為±5V，MAX126為±2.5V。輸入電流和輸入電容也有相應(yīng)的規(guī)格，輸入電容為16 pF。

3.4 跟蹤/保持

采集時間為1μs（14位精度），小信號帶寬為8 MHz，全功率帶寬為0.5 MHz，下垂率為2 mV/ms，孔徑延遲為5 ns，孔徑抖動為30 psRMS，孔徑延遲匹配為500 ps。

3.5 參考輸出和輸入

參考輸出電壓在TA = +25°C時為2.475 - 2.525 V，外部負載調(diào)節(jié)為±1 %，REFOUT溫度系數(shù)為30 ppm/°C。參考輸入電壓范圍為2.50 ±10% V，輸入電流為±10 μA，輸入電阻為10 kΩ，輸入電容為10 pF。

3.6 電源要求

正電源電壓AVDD為4.75 - 5.25 V，負電源電壓AVSS為 - 5.25 - - 4.75 V，數(shù)字電源電壓DVDD為4.75 - 5.25 V。各電源的電流也有相應(yīng)的規(guī)格，電源抑制比PSRR+為±1 - ±2 LSB，PSRR - 為±2 LSB，功耗為165 - 250 mW。

四、引腳描述

MAX125/MAX126共有36個引腳，不同引腳有不同的功能。例如，CH1A - CH4B為通道輸入引腳，AVDD和AVSS為模擬電源引腳，DVDD為數(shù)字電源引腳，REFIN和REFOUT為參考輸入和輸出引腳，CLK為時鐘輸入引腳，CS為芯片選擇輸入引腳，WR為寫輸入引腳，RD為讀輸入引腳，CONVST為轉(zhuǎn)換啟動輸入引腳，INT為中斷輸出引腳等。

五、工作模式和編程

5.1 編程模式

MAX125/MAX126有八種轉(zhuǎn)換模式和掉電模式，可通過雙向并行接口進行編程。上電時，默認模式為輸入多路復(fù)用器A/單通道轉(zhuǎn)換。用戶可以選擇兩個四通道輸入組（多路復(fù)用器輸入A或多路復(fù)用器輸入B）中的一個，并通過內(nèi)部微序列器編程每次采樣轉(zhuǎn)換1 - 4個通道。

5.2 啟動轉(zhuǎn)換

在編程完成后，將CONVST引腳脈沖置低即可啟動轉(zhuǎn)換序列。模擬輸入在CONVST上升沿采樣，轉(zhuǎn)換過程中不要啟動新的轉(zhuǎn)換。監(jiān)測INT輸出，下降沿表示轉(zhuǎn)換序列結(jié)束。

5.3 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果

最多四個通道的數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，可通過并行接口讀取。收到INT信號后，用戶最多可進行四次讀取操作來獲取轉(zhuǎn)換結(jié)果。讀取時CS引腳需置低，單通道轉(zhuǎn)換只需一個RD脈沖，多通道轉(zhuǎn)換則根據(jù)轉(zhuǎn)換的通道數(shù)依次讀取。

六、應(yīng)用領(lǐng)域

6.1 多相電機控制

在矢量電機控制中，MAX125/MAX126可同時采樣兩個電流（CH1A和CH2A），并保留必要的相對相位信息。通過數(shù)字化電流并將原始數(shù)據(jù)傳遞給后續(xù)的DSP和控制器，實現(xiàn)電機的精確控制。還可以通過增加傳感器采樣三個電流，以及測量相電壓進行位置反饋。

6.2 電網(wǎng)同步

在電網(wǎng)同步應(yīng)用中，它能夠精確采集和處理電網(wǎng)信號，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

6.3 功率因數(shù)監(jiān)測

對電力系統(tǒng)中的功率因數(shù)進行實時監(jiān)測，幫助優(yōu)化電力系統(tǒng)的效率。

6.4 數(shù)字信號處理

為數(shù)字信號處理提供高精度的模擬數(shù)據(jù)輸入，支持各種信號處理算法的實現(xiàn)。

6.5 振動和波形分析

可以采集振動信號和波形數(shù)據(jù)，用于故障診斷和分析。

七、使用注意事項

7.1 外部時鐘

需要一個TTL兼容的時鐘，頻率最高可達16MHz，時鐘占空比范圍為30% - 70%。

7.2 內(nèi)部和外部參考

可使用內(nèi)部或外部參考電壓。內(nèi)部參考時，MAX125的滿量程范圍為±5V，MAX126為±2.5V，需對REFIN和REFOUT引腳進行適當(dāng)?shù)碾娙菖月?。外部參考時，可選擇如MAX6325等具有更嚴格規(guī)格的參考源，以提高在寬溫度范圍內(nèi)的精度。

7.3 電源上電復(fù)位

上電時，內(nèi)部上電復(fù)位電路會激活MAX125/MAX126，默認轉(zhuǎn)換模式為輸入多路復(fù)用器A/單通道轉(zhuǎn)換。電源穩(wěn)定后，復(fù)位時間為5μs，此期間不應(yīng)進行轉(zhuǎn)換。

7.4 軟件掉電

通過設(shè)置控制字的A3位為高來激活軟件掉電，此時ADC進入低靜態(tài)電流狀態(tài)。喚醒時，寫入控制字（A0 - A3），A3為邏輯0表示啟動信號，按照A0、A1、A2選擇的模式上電。

7.5 電源旁路和接地管理

為了獲得最佳系統(tǒng)性能，建議使用具有獨立模擬和數(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，避免數(shù)字噪聲干擾ADC的模擬部分。對AVDD、AVSS和DVDD進行適當(dāng)?shù)碾娙菖月?，可使用鐵氧體磁珠進一步隔離模擬和數(shù)字電源。

MAX125/MAX126以其高性能、多通道同步采樣和豐富的功能，為電子工程師在數(shù)據(jù)采集和處理方面提供了一個強大的工具。在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇和使用該產(chǎn)品，并注意相關(guān)的使用注意事項，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。