高速8位ADC芯片MAX165/MAX166：特性、應(yīng)用與設(shè)計要點

在電子設(shè)計領(lǐng)域，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）是連接模擬世界和數(shù)字世界的關(guān)鍵橋梁。今天，我們將深入探討MAXIM公司的兩款高性能8位ADC芯片——MAX165和MAX166，它們以其高速、低功耗和良好的兼容性，在眾多應(yīng)用場景中展現(xiàn)出卓越的性能。

文件下載：MAX166.pdf

芯片概述

MAX165和MAX166是高速（5μs）、與微處理器（μP）兼容的8位ADC，具備跟蹤/保持（T/H）功能。T/H功能使得高達50kHz（386mV/μs壓擺率）的滿量程信號能夠被準(zhǔn)確采集和數(shù)字化。這兩款A(yù)DC采用逐次逼近技術(shù)，實現(xiàn)了快速轉(zhuǎn)換和低功耗。它們工作在+5V電源下，可使用內(nèi)部或外部+1.23V參考電壓，能夠接受0V至2VREF范圍的單端（MAX165）或差分（MAX166）電壓輸入。

特性亮點

高速轉(zhuǎn)換

5μs的轉(zhuǎn)換時間，能夠滿足高速數(shù)據(jù)采集的需求，在需要快速響應(yīng)的應(yīng)用中表現(xiàn)出色。

內(nèi)置跟蹤/保持

確保對高速信號的準(zhǔn)確采集，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

高精度

最大總未調(diào)整誤差為±1LSB，分辨率高，能夠提供精確的數(shù)字輸出。

寬信號帶寬

50kHz的信號帶寬，可處理較高頻率的信號。

內(nèi)部參考

內(nèi)置1.23V帶隙參考和緩沖器，方便使用，減少了外部元件的需求。

低功耗

典型功耗僅為15mW，適合低功耗應(yīng)用場景。

小封裝

采用小尺寸封裝，節(jié)省電路板空間。

兼容性強

可通過標(biāo)準(zhǔn)的CS和RD控制信號與所有流行的8位μP輕松接口，方便系統(tǒng)集成。

應(yīng)用領(lǐng)域

• 數(shù)字信號處理：快速準(zhǔn)確地將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，為數(shù)字信號處理提供基礎(chǔ)。
• 高速數(shù)據(jù)采集：滿足高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對轉(zhuǎn)換速度的要求。
• 電信：在通信系統(tǒng)中實現(xiàn)信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換。
• 音頻系統(tǒng)：處理音頻信號，提供高質(zhì)量的音頻數(shù)字化。
• 高速伺服回路：實時采集反饋信號，實現(xiàn)精確的控制。
• 低功耗數(shù)據(jù)記錄器：以低功耗完成數(shù)據(jù)采集和記錄。

引腳配置與訂購信息

MAX165和MAX166提供多種引腳封裝和溫度范圍選擇，用戶可以根據(jù)具體需求進行訂購。例如，MAX165ACPN適用于0°C至+70°C溫度范圍，采用18引腳塑料DIP封裝，誤差為±1/2LSB。

電氣特性

精度

分辨率方面，MAX166A/C為±2LSB，MAX166B/D為+2LSB，MAX165A為±1/2LSB。無丟失碼分辨率為8位，滿量程誤差為±5LSB。

參考電壓

REFIN范圍為1.16V至1.29V，REFIN電流為500μA，REFOUT電壓在TA = +25°C時為1.18V至1.23V，REFOUT負載調(diào)整率為3mV，REFOUT電源靈敏度和溫度漂移等參數(shù)也有明確規(guī)定。

邏輯輸入輸出

邏輯輸入包括CS、RD、MODE等，有特定的輸入高電壓、低電壓和輸入電流要求。邏輯輸出如BUSY、DO至D7也有相應(yīng)的輸出電壓和泄漏電流等參數(shù)。

時鐘

時鐘輸入有高電壓、低電壓和輸入電流要求，可使用外部時鐘或內(nèi)部時鐘。

電源要求

電源電壓為±5%，電源電流根據(jù)不同型號有所不同，功耗為15mW，電源抑制比為±1/4LSB。

工作模式與接口

轉(zhuǎn)換器操作

MAX165/MAX166采用逐次逼近技術(shù)將未知模擬輸入電壓轉(zhuǎn)換為8位數(shù)字輸出代碼。在轉(zhuǎn)換開始時，對輸入電壓進行采樣，通過比較和決策逐步逼近輸入信號，最終完成轉(zhuǎn)換。

微處理器接口

• 慢內(nèi)存接口模式：適用于具有至少5μs等待狀態(tài)能力的μP，如8085A。通過執(zhí)行內(nèi)存READ指令啟動轉(zhuǎn)換，BUSY信號控制μP進入等待狀態(tài)，轉(zhuǎn)換結(jié)束后更新數(shù)據(jù)。
• ROM接口模式：μP無需進入等待狀態(tài)。通過READ指令啟動轉(zhuǎn)換并讀取舊數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換結(jié)束后再次執(zhí)行READ指令獲取新數(shù)據(jù)并可能啟動下一次轉(zhuǎn)換。
• 異步轉(zhuǎn)換模式（MAX166）：將MODE引腳置低，MAX166進入連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，RD和CS輸入僅用于讀取數(shù)據(jù)。這種模式下，MAX166對μP來說就像一個ROM，數(shù)據(jù)可獨立于時鐘訪問。

設(shè)計要點

跟蹤/保持

T/H電路由采樣電容和開關(guān)組成，在轉(zhuǎn)換開始時跟蹤輸入信號，在CS和RD變低后的第三個時鐘下降沿開始保持信號。為確保T/H的性能，驅(qū)動源阻抗應(yīng)低于2kΩ，以減少噪聲和直流誤差。

差分輸入（MAX166）

MAX166可處理差分輸入，在單電源應(yīng)用中可降低輸入放大器的輸出擺幅要求，同時能夠抑制低頻共模信號。但在轉(zhuǎn)換過程中，AIN - 的電壓應(yīng)相對穩(wěn)定，否則會導(dǎo)致轉(zhuǎn)換誤差。

參考輸入

由于DAC的“反相電壓輸出”拓撲結(jié)構(gòu)，參考輸入需要低的直流和交流驅(qū)動阻抗，以減少轉(zhuǎn)換誤差。推薦使用外部參考電路，并配備解耦電容。

內(nèi)部/外部時鐘

可選擇使用內(nèi)部或外部時鐘。內(nèi)部時鐘方便但頻率可能因工藝變化而有較大波動，在對轉(zhuǎn)換時間要求嚴格的應(yīng)用中，建議使用外部時鐘。

應(yīng)用配置

單極性操作

在單極性操作中，由于MAX165/MAX166的偏移和滿量程誤差非常小，大多數(shù)情況下無需進行誤差校準(zhǔn)。若需要校準(zhǔn)，可分別進行偏移調(diào)整和滿量程調(diào)整。

雙極性操作

雙極性操作下，輸出代碼為偏移二進制，模擬輸入范圍為±2.46V。在大多數(shù)情況下，芯片的精度足夠高，無需校準(zhǔn)。若需要校準(zhǔn)，也可進行偏移和滿量程調(diào)整。

總結(jié)

MAX165和MAX166是兩款性能卓越的8位ADC芯片，具有高速、高精度、低功耗等優(yōu)點，適用于多種應(yīng)用場景。在設(shè)計過程中，需要根據(jù)具體需求選擇合適的工作模式和接口方式，并注意跟蹤/保持、參考輸入、時鐘等方面的設(shè)計要點，以確保芯片的性能得到充分發(fā)揮。你在實際應(yīng)用中是否遇到過類似ADC芯片的使用問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。