MAX1098/MAX1099：10位串行輸出溫度傳感器與5通道ADC的卓越之選

在電子設(shè)備中，溫度和電壓的精確監(jiān)測至關(guān)重要。今天，我們來深入了解一下Maxim公司推出的MAX1098/MAX1099這兩款10位串行輸出溫度傳感器，它們還集成了5通道ADC，為各類應(yīng)用提供了強大而可靠的解決方案。

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產(chǎn)品概述

MAX1098和MAX1099分別采用+5V和+3V電源電壓，能夠?qū)崿F(xiàn)本地和遠程溫度的精確測量，分辨率高達10位。在0°C至+70°C的溫度范圍內(nèi)，精度可達±1°C，且無需校準。這兩款器件還具備算法式開關(guān)電容模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、片上時鐘以及與SPI、QSPI?和MICROWIRE?兼容的3線串行接口。

此外，它們還能進行全差分電壓測量，分辨率同樣為10位，并且正負極輸入分別設(shè)有獨立的跟蹤保持（T/H）電路。輸入模式靈活多樣，包括兩組3通道信號對、相對于AIN5的5個單通道信號，或者相對于地的VDD/4。使用外部參考源可以進一步提高電壓測量的精度。

產(chǎn)品特性

高精度溫度和電壓測量

• 溫度測量：具備12位分辨率，在-40°C至+85°C的寬溫度范圍內(nèi)，精度可達±1°C。
• 電壓測量：10位分辨率，能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用的需求。

靈活的輸入模式

支持多種輸入模式，可根據(jù)實際需求進行靈活配置，適應(yīng)不同的應(yīng)用場景。

單電源供電

• MAX1098：工作電壓范圍為+4.75V至+5.25V。
• MAX1099：工作電壓范圍為+2.7V至+3.6V。

兼容多種接口

3線SPI/QSPI/MICROWIRE兼容接口，方便與微處理器等設(shè)備進行連接。

內(nèi)部精密電壓參考

• MAX1098：內(nèi)部參考電壓為2.50V。
• MAX1099：內(nèi)部參考電壓為1.20V。

節(jié)省空間的封裝

采用16引腳SSOP封裝，適合對空間要求較高的應(yīng)用。

應(yīng)用領(lǐng)域

MAX1098/MAX1099適用于多種領(lǐng)域，包括：

• 工作站和通信設(shè)備：對設(shè)備的溫度和電壓進行實時監(jiān)測，確保設(shè)備的穩(wěn)定運行。
• 手持儀器：為手持設(shè)備提供精確的溫度和電壓測量功能。
• 醫(yī)療設(shè)備：滿足醫(yī)療設(shè)備對高精度測量的要求。
• 工業(yè)過程控制：在工業(yè)生產(chǎn)中對溫度和電壓進行精確控制。

電氣特性

直流精度

• 分辨率：10位。
• 相對精度：±1 LSB。
• 差分非線性：±1 LSB。
• 偏移誤差：AIN0 - AIN5輸入的偏移誤差為±1 LSB。
• 增益誤差：AIN0 - AIN5輸入的增益誤差為±1 LSB。

轉(zhuǎn)換速率

• 電壓測量：轉(zhuǎn)換時間為1.1ms。
• 溫度測量：轉(zhuǎn)換時間為2.2ms。

模擬輸入

• 輸入電壓范圍：-2VREF至+2VREF。
• 輸入電流：典型值為0.1 - 5μA。
• 輸入電容：16pF。

數(shù)字輸入和輸出

• 輸入電壓：低電平為0.8V，高電平為VDD - 0.8V。
• 輸出電壓：低電平為0.6V，高電平為VDD - 0.6V。

電源要求

• 正電源電壓：MAX1098為+4.75V至+5.25V，MAX1099為+2.7V至+3.6V。
• 正電源電流：根據(jù)不同的工作模式和參考源，電流范圍有所不同。

引腳說明

MAX1098/MAX1099的引腳功能豐富，每個引腳都有其特定的作用：

• AIN0 - AIN5：模擬輸入引腳，可用于連接外部傳感器或電壓源。
• SHO：屏蔽輸出引腳，用于遠程溫度測量時連接雙絞線輸入電纜的屏蔽層。
• REF：參考緩沖輸出/ADC參考輸入引腳，用于提供參考電壓。
• CS：片選引腳，低電平有效，用于選擇芯片。
• SCLK：串行時鐘輸入引腳，用于時鐘數(shù)據(jù)的輸入和輸出。
• DIN：串行數(shù)據(jù)輸入引腳，用于輸入配置和轉(zhuǎn)換字節(jié)。
• DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出引腳，用于輸出測量結(jié)果。
• SSTRB：串行選通輸出引腳，在A/D轉(zhuǎn)換開始時變?yōu)榈碗娖剑D(zhuǎn)換完成后變?yōu)楦唠娖健?/li>

工作原理

轉(zhuǎn)換器操作

電壓轉(zhuǎn)換需要64個內(nèi)部主時鐘周期，每個轉(zhuǎn)換前有13個時鐘周期的預(yù)熱時間，轉(zhuǎn)換后有3個時鐘周期用于加載輸出寄存器。溫度轉(zhuǎn)換則是通過兩次連續(xù)的電壓轉(zhuǎn)換結(jié)果相減得到，需要2×64 - 3 = 125個時鐘周期。

跟蹤保持

跟蹤保持階段是一個簡單的開關(guān)電容采樣操作，其獲取輸入信號的時間取決于輸入電容的充電速度。源阻抗低于100kΩ時，對MAX1098/MAX1099的交流性能影響不大。

模擬輸入保護

內(nèi)部保護二極管將模擬輸入鉗位到VDD和GND，確保通道在GND - 0.3V和VDD + 0.3V范圍內(nèi)工作而不損壞。但為了保證準確的轉(zhuǎn)換，輸入不應(yīng)超出電源軌。

串行數(shù)字接口

MAX1098/MAX1099的串行接口與SPI、QSPI和MICROWIRE設(shè)備完全兼容。使用時，CPU串行接口應(yīng)運行在主模式，時鐘頻率選擇2.5MHz或更低，并在微處理器控制寄存器中設(shè)置時鐘極性（CPOL）和相位（CPHA）為零。

參考選擇

可以通過配置字節(jié)的REF位選擇內(nèi)部或外部電壓模式。內(nèi)部參考模式下，MAX1098的參考電壓為2.50V，MAX1099為1.20V；外部參考模式下，MAX1098可接受0.8V至2.5V的參考電壓，MAX1099可接受0.8V至1.2V的參考電壓。

電源模式

• 正常運行：在100%占空比下進行電壓轉(zhuǎn)換時，MAX1098和MAX1099的典型供電電流分別為380μA和350μA（內(nèi)部參考）或310μA和280μA（外部參考）。溫度轉(zhuǎn)換時，供電電流會相應(yīng)增加。
• 待機模式：關(guān)閉ADC、內(nèi)部時鐘和參考緩沖放大器，喚醒時間受參考緩沖放大器和旁路電容的限制。
• 待機加模式：與待機模式類似，但內(nèi)部參考輸出緩沖保持活動，可縮短喚醒時間。
• 關(guān)機模式：關(guān)閉除啟動電路外的所有功能，典型供電電流降至2μA，數(shù)據(jù)寄存器清零。

應(yīng)用注意事項

遠程二極管選擇

溫度測量的準確性取決于二極管連接的小信號晶體管的質(zhì)量。推薦使用2N3904等器件，其基極電阻應(yīng)小于100Ω，正向電流增益應(yīng)在+50至+150之間。

雙絞線和屏蔽電纜

當遠程傳感器距離超過8英寸或環(huán)境噪聲較大時，應(yīng)使用雙絞線電纜；對于更長的距離，建議使用屏蔽雙絞線電纜。電纜電阻會影響遠程傳感器的精度，1Ω的串聯(lián)電阻會引入+0.45°C的誤差。

遠程二極管屏蔽

為了避免偏置電流通過并行路徑流向地而導致溫度測量誤差，應(yīng)將二極管連接的晶體管的集電極/基極引線用金屬走線包圍，并連接到SHO屏蔽輸出。

布局、接地和旁路

為了獲得最佳性能，應(yīng)使用PCB板，避免使用繞線板。電路板布局應(yīng)確保數(shù)字和模擬信號線相互分離，避免模擬和數(shù)字（特別是時鐘）信號并行運行或數(shù)字線穿過ADC封裝下方。VDD電源中的高頻噪聲可能會影響ADC性能，應(yīng)在VDD引腳附近使用0.1μF的電容進行旁路，并盡量減小電容的引線長度。

總結(jié)

MAX1098/MAX1099以其高精度、靈活性和低功耗的特點，為溫度和電壓監(jiān)測提供了優(yōu)秀的解決方案。無論是在工業(yè)控制、醫(yī)療設(shè)備還是手持儀器等領(lǐng)域，都能發(fā)揮重要作用。在實際應(yīng)用中，工程師們需要根據(jù)具體需求合理選擇輸入模式、參考源和電源模式，并注意布局、接地和旁路等問題，以確保設(shè)備的穩(wěn)定運行。大家在使用過程中是否遇到過類似的挑戰(zhàn)呢？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。