MAX150/MX7820：高速8位A/D轉(zhuǎn)換器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，A/D轉(zhuǎn)換器是連接模擬世界和數(shù)字世界的橋梁，其性能直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的精度和速度。今天，我們就來(lái)深入了解一下MAXIM公司推出的CMOS高速8位A/D轉(zhuǎn)換器——MAX150/MX7820。

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產(chǎn)品概述

MAX150/MX7820是一款高速、與微處理器兼容的8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采用半閃存技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了1.34μs的轉(zhuǎn)換時(shí)間。它具有0V至+5V的模擬輸入范圍，使用單+5V電源供電。內(nèi)置的跟蹤保持功能，使得在輸入壓擺率高達(dá)100mV/μs時(shí)無(wú)需外部跟蹤保持電路。此外，MAX150還提供片上2.5V參考輸出，是一款功能完備的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

產(chǎn)品特性

高速轉(zhuǎn)換

其最大轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為1.34μs，能夠滿(mǎn)足高速數(shù)據(jù)采集和處理的需求。在一些對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，如高速伺服環(huán)路和數(shù)字信號(hào)處理中，這種高速轉(zhuǎn)換能力就顯得尤為重要。你是否在項(xiàng)目中遇到過(guò)因?yàn)檗D(zhuǎn)換速度不夠而導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理不及時(shí)的問(wèn)題呢？

內(nèi)置跟蹤保持功能

該功能省去了外部跟蹤保持電路，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)，同時(shí)也降低了成本。對(duì)于輸入壓擺率不超過(guò)100mV/μs的信號(hào)，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

無(wú)需調(diào)整

這一特性使得產(chǎn)品在使用過(guò)程中更加方便，減少了調(diào)試時(shí)間和工作量。工程師們可以將更多的精力放在系統(tǒng)的其他部分設(shè)計(jì)上。

無(wú)需外部時(shí)鐘

單+5V電源供電，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，降低了功耗。在一些對(duì)功耗和空間要求較高的應(yīng)用中，這種設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)就更加明顯。

易于與微處理器接口

數(shù)據(jù)輸出采用鎖存的三態(tài)緩沖電路，可直接連接到微處理器數(shù)據(jù)總線(xiàn)，無(wú)需外部接口邏輯。這大大提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性。

內(nèi)部2.5V參考（僅MAX150）

為系統(tǒng)提供了穩(wěn)定的參考電壓，保證了轉(zhuǎn)換的精度。在一些對(duì)精度要求較高的應(yīng)用中，如高精度數(shù)據(jù)采集和測(cè)量，內(nèi)部參考電壓的穩(wěn)定性就顯得尤為重要。

應(yīng)用領(lǐng)域

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)確的轉(zhuǎn)換，MAX150/MX7820的高速轉(zhuǎn)換能力和高精度能夠滿(mǎn)足這一需求。

高速數(shù)據(jù)采集

對(duì)于需要高速采集數(shù)據(jù)的應(yīng)用，如工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備等，該轉(zhuǎn)換器能夠快速采集并轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，為后續(xù)的處理提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

電信

在電信領(lǐng)域，信號(hào)的處理和傳輸需要高速、穩(wěn)定的A/D轉(zhuǎn)換，MAX150/MX7820能夠滿(mǎn)足這一要求，保證信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸。

高速伺服環(huán)路

在高速伺服環(huán)路中，需要實(shí)時(shí)對(duì)反饋信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理，該轉(zhuǎn)換器的高速轉(zhuǎn)換能力能夠保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。

音頻系統(tǒng)

在音頻系統(tǒng)中，需要對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行高精度的轉(zhuǎn)換，MAX150/MX7820的高精度和低噪聲特性能夠滿(mǎn)足音頻系統(tǒng)的要求。

電氣特性

精度

分辨率為8位，總未調(diào)整誤差根據(jù)不同型號(hào)有所不同，MAX150A和MX7820L/C/U的誤差為±1/2 LSB，MAX150B和MX7820K/B/T的誤差為±1 LSB。

參考輸入

參考電阻在不同溫度下有所變化，TA = +25°C時(shí)為14kΩ，TA = TMIN至TMAX時(shí)為2.2kΩ至4kΩ。參考輸入電壓范圍為GND - 0.1VREF至VDD + 0.1VREF。

參考輸出（僅MAX150）

輸出電壓為2.5V，負(fù)載調(diào)整率為±1mV，電源靈敏度為±3mV，溫度漂移為40至100ppm/°C，輸出噪聲為200μV/rms，電容負(fù)載為0.01μF。

模擬輸入

模擬輸入電壓范圍為GND - 0.1VDD至0.1VDD，輸入電容為45pF，輸入電流在VIN = 0V至+5V時(shí)有所變化，跟蹤壓擺率為0.2V/μs。

邏輯輸入

輸入高電壓為2.0V至3.5V，輸入低電壓為0.8V，輸入高電流和輸入低電流在不同條件下有所不同，輸入電容為5pF至8pF。

邏輯輸出

輸出高電壓在不同負(fù)載電流下為4.0V至4.5V，輸出低電壓為0.4V，三態(tài)輸出電流為±0.3μA至±3μA，輸出源電流為-10mA至-25mA，輸出灌電流為15mA至40mA，輸出電容為5pF至8pF。

電源

電源電壓為+5V ±5%，電源電流在CS = WR = RD = 0時(shí)為5mA至15mA，功耗為25mW，電源靈敏度為±1/16至±1/4 LSB。

引腳配置與描述

該轉(zhuǎn)換器共有20個(gè)引腳，每個(gè)引腳都有其特定的功能。例如，VREF引腳用于設(shè)置參考電壓范圍，CS引腳為芯片選擇輸入，DB4 - DB7為三態(tài)數(shù)據(jù)輸出引腳，OFL為溢出輸出引腳等。了解這些引腳的功能對(duì)于正確使用該轉(zhuǎn)換器至關(guān)重要。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)因?yàn)橐_連接錯(cuò)誤而導(dǎo)致的問(wèn)題呢？

工作模式與操作序列

轉(zhuǎn)換器操作

采用半閃存轉(zhuǎn)換技術(shù)，通過(guò)兩個(gè)4位閃存A/D轉(zhuǎn)換器部分實(shí)現(xiàn)8位轉(zhuǎn)換結(jié)果。上4位MS（最高有效）閃存A/D將未知輸入電壓與參考梯級(jí)進(jìn)行比較，提供上四位數(shù)據(jù)位。內(nèi)部DAC使用MS位生成第一次閃存轉(zhuǎn)換的模擬結(jié)果，并生成殘差電壓，通過(guò)LS（最低有效）閃存比較器獲得輸出的下四位。

操作序列

在WR - RD模式下，輸入電壓采集至少需要600ns。當(dāng)WR返回高電平時(shí)，MS閃存結(jié)果被鎖存到輸出緩沖器中，LS轉(zhuǎn)換開(kāi)始。大約600ns后，INT變低，表示轉(zhuǎn)換結(jié)束，下4位數(shù)據(jù)被鎖存到輸出緩沖器中。RD變低時(shí)訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)。

數(shù)字接口

有WR - RD模式和RD模式兩種基本接口模式。在RD模式下，轉(zhuǎn)換控制和數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)由RD輸入控制；在WR - RD模式下，引腳6（WR/RDY）可配置為不同功能，有多種讀取數(shù)據(jù)的選項(xiàng)。

流水線(xiàn)操作

除了標(biāo)準(zhǔn)的WR - RD模式選項(xiàng)外，還可以通過(guò)連接WR實(shí)現(xiàn)“流水線(xiàn)”操作，同時(shí)處理前一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果。

獨(dú)立操作

轉(zhuǎn)換器也可以在獨(dú)立操作模式下使用，將CS和RD接地，通過(guò)拉低WR啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。

模擬考慮因素

參考

MAX150包含一個(gè)內(nèi)部2.5V參考（REFOUT），適用于大多數(shù)8位測(cè)量應(yīng)用。使用片上參考時(shí)，將REFOUT（引腳19）連接到VREF+（引腳12），將VREF -（引腳11）接地。也可以使用外部參考。

旁路

使用47μF電解電容和0.1μF陶瓷電容將VDD引腳旁路到地，參考輸入引腳（引腳11、12）如果由長(zhǎng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)，應(yīng)使用0.1μF電容旁路到地。

輸入電流

轉(zhuǎn)換器的模擬輸入與傳統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換器有所不同，采樣數(shù)據(jù)比較器根據(jù)所處周期從輸入獲取不同量的電流。輸入可以建模為等效RC網(wǎng)絡(luò)，源阻抗增加時(shí)，電容充電時(shí)間變長(zhǎng)。

輸入濾波

由于采樣數(shù)據(jù)比較器引起的模擬輸入瞬變不會(huì)降低轉(zhuǎn)換器的性能，因此無(wú)需在VIN端子上使用外部電容進(jìn)行濾波。

固有跟蹤保持

由于其采樣特性，MAX150/MX7820能夠在無(wú)需外部采樣保持的情況下測(cè)量各種高速輸入信號(hào)。輸入壓擺率通常低于200mV/μs的信號(hào)可以無(wú)誤差轉(zhuǎn)換。

訂購(gòu)信息

該產(chǎn)品有多種型號(hào)可供選擇，不同型號(hào)的溫度范圍、封裝和誤差有所不同。例如，MAX150ACPP的溫度范圍為0°C至+70°C，封裝為塑料DIP，誤差為±1/2 LSB；MAX150BMJP的溫度范圍為-55°C至+125°C，封裝為CERDIP，誤差為±1 LSB。在選擇型號(hào)時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行考慮。

總之，MAX150/MX7820是一款性能卓越的高速8位A/D轉(zhuǎn)換器，具有高速轉(zhuǎn)換、內(nèi)置跟蹤保持功能、易于與微處理器接口等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種應(yīng)用領(lǐng)域。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)具體需求合理選擇型號(hào)和配置參數(shù)，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。你在使用這款轉(zhuǎn)換器時(shí)是否有一些獨(dú)特的經(jīng)驗(yàn)或技巧呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。