MAX162/MX7572：高速CMOS 12位ADC的深度解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）是連接模擬世界與數(shù)字世界的關(guān)鍵橋梁。今天我們要深入探討的是Maxim公司的兩款高性能產(chǎn)品——MAX162和MX7572，它們都是完整的12位高速CMOS ADC。讓我們一起揭開(kāi)它們的神秘面紗。

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一、總體概述

MAX162和MX7572將高速、低功耗以及片上電壓基準(zhǔn)集于一身。MAX162的轉(zhuǎn)換時(shí)間為3μs，MX7572則有5μs和12μs兩種轉(zhuǎn)換時(shí)間可選。其采用的埋入式齊納基準(zhǔn)源，具備低漂移和低噪聲的出色性能。外部只需使用去耦電容來(lái)處理電源和基準(zhǔn)電壓，片上還集成了時(shí)鐘電路，既可以由外部源驅(qū)動(dòng)，也能在獨(dú)立應(yīng)用中搭配晶體使用。這兩款A(yù)DC采用標(biāo)準(zhǔn)的微處理器接口架構(gòu)，三態(tài)數(shù)據(jù)輸出由讀（RD）和片選（CS）輸入控制，90ns和75ns的數(shù)據(jù)訪問(wèn)和總線釋放時(shí)間，確保了與大多數(shù)流行微處理器的兼容性，無(wú)需等待狀態(tài)。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 數(shù)字信號(hào)處理（DSP）

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，MAX162和MX7572的高速轉(zhuǎn)換能力能夠滿足實(shí)時(shí)處理的需求，確保信號(hào)處理的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

2.2 高精度過(guò)程控制

在工業(yè)自動(dòng)化等高精度過(guò)程控制領(lǐng)域，對(duì)ADC的精度要求極高。這兩款A(yù)DC的12位分辨率和線性度，能夠提供精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，保證控制過(guò)程的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

2.3 高速數(shù)據(jù)采集

對(duì)于需要快速采集大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用，如高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，MAX162和MX7572的高速轉(zhuǎn)換時(shí)間可以高效地完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

2.4 機(jī)電系統(tǒng)

在機(jī)電系統(tǒng)中，需要對(duì)各種傳感器的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這兩款A(yù)DC能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境和信號(hào)要求，為機(jī)電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供支持。

三、產(chǎn)品特性

3.1 高分辨率與線性度

具備12位的分辨率和線性度，能夠提供精確的數(shù)字輸出，確保測(cè)量的準(zhǔn)確性。

3.2 快速轉(zhuǎn)換時(shí)間

MAX162的3μs轉(zhuǎn)換時(shí)間以及MX7572的5μs和12μs轉(zhuǎn)換時(shí)間，滿足不同應(yīng)用對(duì)速度的要求。

3.3 無(wú)丟失碼

保證了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的完整性和可靠性，避免了因丟失碼而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)誤差。

3.4 片上電壓基準(zhǔn)

提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，減少外部元件的使用，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3.5 快速訪問(wèn)時(shí)間

90ns的訪問(wèn)時(shí)間，使得數(shù)據(jù)能夠快速被讀取，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

3.6 低功耗

最大功耗僅為215mW，適合對(duì)功耗要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景。

3.7 封裝形式

采用24引腳窄DIP封裝，方便安裝和使用。

四、訂購(gòu)信息

MAX162和MX7572提供了多種溫度范圍和封裝形式可供選擇，以滿足不同用戶的需求。不同型號(hào)的誤差（LSB）也有所不同，用戶可以根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行選擇。例如，MAX162ACNG適用于0°C至+70°C的溫度范圍，采用塑料DIP封裝，誤差為±1/2 LSB。

五、引腳配置與功能

5.1 引腳功能

• HBEN（19腳）：高字節(jié)使能輸入，用于將內(nèi)部12位轉(zhuǎn)換結(jié)果復(fù)用至低字節(jié)輸出（D7 - D0/8），高電平時(shí)禁止轉(zhuǎn)換啟動(dòng)。
• RD（20腳）：讀輸入，低電平有效。當(dāng)CS和HBEN為低電平時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換；當(dāng)CS為低電平時(shí)，使能輸出驅(qū)動(dòng)器。
• CS（21腳）：片選輸入，必須為低電平，ADC才能識(shí)別RD和HBEN輸入。
• BUSY（22腳）：忙輸出，轉(zhuǎn)換進(jìn)行時(shí)為低電平。
• Vss（23腳）：負(fù)電源，MX7572為 - 15V，MAX162為 - 15V或 - 12V。
• VDD（24腳）：正電源，+5V。

5.2 數(shù)據(jù)輸出格式

12位輸出數(shù)據(jù)可以全并行輸出，也可以分為兩個(gè)8位字輸出。對(duì)于16位處理器的并行輸出，HBEN應(yīng)保持低電平，輸出數(shù)據(jù)D11 - D0將右對(duì)齊。對(duì)于兩字節(jié)數(shù)據(jù)讀取，使用輸出D7 - D0/8，字節(jié)選擇由HBEN控制。

六、工作原理

6.1 轉(zhuǎn)換操作

MAX162和MX7572采用逐次逼近技術(shù)，將未知的模擬輸入轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字輸出代碼?？刂七壿嫳阌谂c大多數(shù)微處理器接口，大多數(shù)應(yīng)用只需幾個(gè)外部無(wú)源元件即可實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。

6.2 時(shí)鐘操作

時(shí)鐘電路可由外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)，也可使用內(nèi)部振蕩器。使用外部時(shí)鐘源時(shí)，CLKOUT應(yīng)開(kāi)路，且外部時(shí)鐘源必須具有50%的占空比；使用內(nèi)部振蕩器時(shí)，需在CLKOUT和CLKIN之間連接晶體/陶瓷諧振器。

6.3 控制輸入同步

為確保固定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，MAX162的RD輸入應(yīng)在CLKIN的下降沿變?yōu)榈碗娖?，轉(zhuǎn)換持續(xù)13個(gè)時(shí)鐘周期；MX7572的RD輸入可在CLKIN的上升沿變?yōu)榈碗娖剑D(zhuǎn)換持續(xù)12.5個(gè)時(shí)鐘周期。

七、操作模式

7.1 慢內(nèi)存模式

適用于可強(qiáng)制進(jìn)入等待狀態(tài)的處理器，處理器對(duì)ADC地址的讀取操作啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后，BUSY信號(hào)變高，輸出鎖存器更新為新的轉(zhuǎn)換結(jié)果。

7.2 ROM模式

適用于不能強(qiáng)制進(jìn)入等待狀態(tài)的處理器。第一次讀取操作啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，輸出前一次轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)；第二次讀取操作訪問(wèn)第一次轉(zhuǎn)換的結(jié)果，并啟動(dòng)新的轉(zhuǎn)換。

八、接口應(yīng)用提示

8.1 數(shù)字總線噪聲

數(shù)據(jù)總線在轉(zhuǎn)換期間的活動(dòng)可能會(huì)導(dǎo)致ADC比較器出現(xiàn)誤差。慢內(nèi)存模式可通過(guò)讓處理器進(jìn)入等待狀態(tài)來(lái)避免此問(wèn)題；ROM模式下，若數(shù)據(jù)總線在轉(zhuǎn)換期間活動(dòng)，應(yīng)使用三態(tài)驅(qū)動(dòng)器將總線與ADC隔離。

8.2 物理布局

為獲得最佳系統(tǒng)性能，應(yīng)使用印刷電路板，避免使用繞線板。布局時(shí)應(yīng)盡量將數(shù)字和模擬信號(hào)線分開(kāi)，避免模擬和數(shù)字線平行或數(shù)字線位于MAX162/MX7572封裝下方。

8.3 接地

應(yīng)在MAX162/MX7572的3腳（AGND）建立單點(diǎn)模擬星形接地，與邏輯接地分開(kāi)。所有其他模擬接地和12腳（DGND）應(yīng)連接到該星形接地，且其他數(shù)字接地不應(yīng)連接到該星形點(diǎn)。

8.4 電源旁路

ADC中的高速比較器對(duì)VDD和VSS電源中的高頻噪聲敏感，應(yīng)使用0.1μF和10μF的旁路電容將電源旁路到模擬星形接地，以抑制電源噪聲。

8.5 內(nèi)部基準(zhǔn)

MAX162/MX7572具有內(nèi)部埋入式齊納基準(zhǔn)源，提供 - 5.25V ± 1%的參考電壓，溫度系數(shù)低。參考輸出在2腳，應(yīng)使用47μF鉭電容和0.1μF電容并聯(lián)旁路到模擬接地。

8.6 驅(qū)動(dòng)模擬輸入

模擬輸入信號(hào)引線應(yīng)盡量短，以減少噪聲拾取。若引線較長(zhǎng)，應(yīng)使用屏蔽電纜。AIN引腳的輸入阻抗通常為2.5kΩ，驅(qū)動(dòng)AIN的放大器應(yīng)具有足夠低的直流和交流輸出阻抗。

九、與采樣保持器的接口

為確保12位精度，ADC的模擬輸入在整個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程中必須穩(wěn)定在1/2 LSB以內(nèi)。對(duì)于高頻信號(hào)，應(yīng)使用采樣保持器。MAX162/MX7572的BUSY輸出可用于提供采樣保持放大器的跟蹤/保持信號(hào)，但需注意DAC切換可能導(dǎo)致的開(kāi)關(guān)瞬變問(wèn)題。

十、輸入操作模式

10.1 單極性輸入操作

MAX162/MX7572的標(biāo)稱輸入/輸出傳遞函數(shù)中，代碼轉(zhuǎn)換發(fā)生在連續(xù)整數(shù)LSB值的中間，輸出編碼為二進(jìn)制，1LSB = 1.22mV（5V/4096）。

10.2 雙極性輸入操作

可通過(guò)非反相和反相兩種模式實(shí)現(xiàn)雙極性操作，通過(guò)選擇不同的縮放電阻值可實(shí)現(xiàn)多種輸入范圍。在雙極性應(yīng)用中，應(yīng)使用相同類型和制造商的電阻，推薦使用0.1%的電阻以減少溫度漂移。

十一、總結(jié)

MAX162和MX7572作為高性能的12位高速CMOS ADC，具有多種優(yōu)秀特性和靈活的操作模式，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)和操作模式，并注意接口應(yīng)用的各種提示，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。大家在使用過(guò)程中是否遇到過(guò)類似ADC的一些特殊問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)交流分享。