MAX1108/MAX1109：單電源、低功耗、2通道、串行8位ADC的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）是連接現(xiàn)實(shí)世界模擬信號與數(shù)字系統(tǒng)的關(guān)鍵橋梁。今天，我們聚焦于Maxim推出的兩款低功耗、高性能的2通道、串行8位ADC——MAX1108和MAX1109。它們在眾多應(yīng)用場景中展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢，下面將為大家詳細(xì)介紹。

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產(chǎn)品概述

MAX1108和MAX1109是低功耗、8位、雙通道的ADC，內(nèi)部集成了跟蹤/保持（T/H）電路、電壓基準(zhǔn)、時(shí)鐘和串行接口。其中，MAX1108的供電電壓范圍為+2.7V至+3.6V，功耗僅105μA；MAX1109的供電電壓范圍為+4.5V至+5.5V，功耗僅130μA。它們的模擬輸入可通過軟件配置，支持單極性/雙極性以及單端/差分操作，還具備電池監(jiān)測功能。

兩款芯片采用10引腳μMAX封裝，尺寸僅為8引腳塑料DIP封裝的20%，非常適合對空間要求較高的應(yīng)用。

應(yīng)用場景廣泛

這兩款A(yù)DC適用于多種應(yīng)用場景，包括但不限于：

• 便攜式數(shù)據(jù)記錄：低功耗特性使其非常適合在便攜式設(shè)備中長時(shí)間工作，有效延長電池續(xù)航時(shí)間。
• 手持式測量設(shè)備：能夠快速準(zhǔn)確地將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，滿足測量的高精度要求。
• 醫(yī)療儀器：在醫(yī)療設(shè)備中，對信號的精確采集至關(guān)重要，MAX1108/MAX1109的高性能可以保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
• 系統(tǒng)診斷：可用于監(jiān)測系統(tǒng)中的各種模擬信號，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問題。
• 太陽能供電遠(yuǎn)程系統(tǒng)和4 - 20mA供電遠(yuǎn)程系統(tǒng)：適應(yīng)不同的供電環(huán)境，為遠(yuǎn)程系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)采集。
• 接收信號強(qiáng)度指示器：準(zhǔn)確測量信號強(qiáng)度，為通信系統(tǒng)提供重要數(shù)據(jù)。

產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

供電與功耗

• 單電源供電：MAX1108支持+2.7V至+3.6V，MAX1109支持+4.5V至+5.5V，滿足不同電源需求。
• 低功耗：在+3V和50ksps的條件下，MAX1108功耗僅105μA；進(jìn)入掉電模式后，功耗可降至0.5μA。

輸入配置靈活

• 軟件可配置輸入：支持單極性或雙極性輸入，輸入電壓范圍為0至VDD。
• 內(nèi)部跟蹤/保持：確保信號采集的準(zhǔn)確性。

基準(zhǔn)電壓選擇多樣

• 內(nèi)部基準(zhǔn)：MAX1108為+2.048V，MAX1109為+4.096V。
• 外部基準(zhǔn)：輸入范圍為1V至VDD，提供更多的靈活性。

接口兼容性強(qiáng)

SPI/QSPI/MICROWIRE兼容的串行接口，可直接與相關(guān)設(shè)備連接，無需外部邏輯。

其他特性

• VDD監(jiān)測模式：方便用戶監(jiān)測電源狀態(tài)。
• 小封裝：10引腳μMAX封裝，節(jié)省電路板空間。

電氣特性解析

直流精度

• 分辨率：均為8位，能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用的精度要求。
• 相對精度：在不同電壓條件下，相對精度表現(xiàn)良好，無丟失碼現(xiàn)象。
• 差分非線性：最大為±1 LSB，保證了轉(zhuǎn)換的線性度。
• 偏移誤差和增益誤差：在規(guī)定范圍內(nèi)，確保轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性。

動(dòng)態(tài)性能

在10kHz正弦波輸入、特定采樣率和外部時(shí)鐘條件下，信號 - 噪聲加失真比（SINAD）可達(dá)49dB，總諧波失真（THD）低至 - 70dB，無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）為68dB，小信號帶寬為1.5MHz，全功率帶寬為0.8MHz，能夠有效處理各種動(dòng)態(tài)信號。

模擬輸入

• 輸入電壓范圍：單極性輸入時(shí)為0至VREF，雙極性輸入時(shí)為±VREF / 2。
• 多路復(fù)用器泄漏電流：最大為±1μA，對輸入信號的影響較小。
• 輸入電容：為18pF，有利于信號的采集。

跟蹤/保持特性

• 轉(zhuǎn)換時(shí)間：內(nèi)部時(shí)鐘模式下最大為35μs，外部時(shí)鐘模式下根據(jù)時(shí)鐘頻率而定。
• 采集時(shí)間：在最大時(shí)鐘頻率2MHz時(shí)為1μs。
• 孔徑延遲：為10ns，孔徑抖動(dòng)小于50ps，保證了信號采集的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。

內(nèi)部基準(zhǔn)

• 輸出電壓：MAX1108為2.048V，MAX1109為4.096V，具有一定的穩(wěn)定性。
• 短路電流：分別為150μA和5mA。
• 溫度系數(shù)：為±50ppm/°C，受溫度影響較小。
• 負(fù)載調(diào)節(jié)：為2.5mV，能夠適應(yīng)一定的負(fù)載變化。

外部基準(zhǔn)

• 輸入電壓范圍：為1.0V至VDD + 0.05V。
• 輸入電流：在特定條件下為1至20μA。

電源要求

• 供電電壓：MAX1108為2.7V至3.6V，MAX1109為4.5V至5.5V。
• 電源電流：根據(jù)不同的基準(zhǔn)選擇和工作模式有所不同，掉電模式下功耗極低。
• 電源抑制比：在規(guī)定范圍內(nèi)，能夠有效抑制電源噪聲。

數(shù)字輸入輸出

• 數(shù)字輸入：閾值電壓高為3V，低為0.8V，具有一定的抗干擾能力。
• 數(shù)字輸出：輸出高電壓為VDD - 0.5V，低電壓為0.4V或0.8V，三態(tài)泄漏電流小，輸出電容為15pF。

時(shí)序特性

包括采集時(shí)間、建立時(shí)間、保持時(shí)間等，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸和轉(zhuǎn)換。

工作模式與轉(zhuǎn)換過程

工作模式

MAX1108/MAX1109支持單端或偽差分操作，有單極性或雙極性配置。通過串行接口的輸入控制字節(jié)進(jìn)行編程，可選擇不同的輸入配置和轉(zhuǎn)換模式。

轉(zhuǎn)換過程

• 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換：通過將控制字節(jié)時(shí)鐘輸入到DIN引腳啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在CS為低電平時(shí)，SCLK的上升沿將控制字節(jié)的位依次輸入到內(nèi)部移位寄存器。
• 時(shí)鐘模式：可選擇外部串行時(shí)鐘或內(nèi)部時(shí)鐘進(jìn)行逐次逼近轉(zhuǎn)換。
  • 外部時(shí)鐘模式：時(shí)鐘頻率需在50kHz至500kHz之間，轉(zhuǎn)換過程由外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。
  • 內(nèi)部時(shí)鐘模式：減輕了微處理器的負(fù)擔(dān)，轉(zhuǎn)換結(jié)果可在處理器方便時(shí)以最高2MHz的時(shí)鐘速率讀取。

數(shù)據(jù)幀格式

轉(zhuǎn)換的起始位由第一個(gè)邏輯高電平時(shí)鐘輸入到DIN引腳定義，采集和轉(zhuǎn)換過程根據(jù)時(shí)鐘模式和控制字節(jié)的設(shè)置進(jìn)行。

應(yīng)用信息

電池監(jiān)測模式

通過設(shè)置控制字節(jié)中的SEL2 = SEL1 = SEL0 = 0，可采樣和轉(zhuǎn)換內(nèi)部生成的電源中點(diǎn)電壓VDD / 2，從而監(jiān)測電池狀態(tài)。計(jì)算公式為 (VDD = CODE cdot VREF / 128) 。

上電配置

上電時(shí)，芯片的基準(zhǔn)電源處于掉電狀態(tài)，需要通過設(shè)置CS為低電平并寫入控制字節(jié)進(jìn)行配置。使用外部基準(zhǔn)時(shí)，20μs內(nèi)可啟動(dòng)轉(zhuǎn)換；使用內(nèi)部基準(zhǔn)時(shí)，需等待12ms使基準(zhǔn)穩(wěn)定。

掉電模式

為節(jié)省功耗，可在轉(zhuǎn)換之間將轉(zhuǎn)換器置于低電流掉電模式。通過編程控制字節(jié)中的REFSHDN和SHDN位，可實(shí)現(xiàn)不同的掉電模式。

電壓基準(zhǔn)

可選擇內(nèi)部基準(zhǔn)或外部基準(zhǔn)。使用外部基準(zhǔn)時(shí)，需將控制字節(jié)的相應(yīng)位設(shè)置為0，并將外部基準(zhǔn)直接連接到REF引腳；使用內(nèi)部基準(zhǔn)時(shí)，需將相應(yīng)位設(shè)置為1，并在REF引腳與地之間連接1μF電容。

傳輸函數(shù)

單極性操作時(shí)輸出編碼為直接二進(jìn)制，雙極性操作時(shí)為二進(jìn)制補(bǔ)碼。代碼轉(zhuǎn)換在整數(shù)LSB值處發(fā)生，確保轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性。

布局、接地和旁路建議

為獲得最佳性能，建議使用印刷電路板，避免使用繞線板。電路板布局應(yīng)確保數(shù)字和模擬信號線分開，避免模擬和數(shù)字線（特別是時(shí)鐘線）平行或數(shù)字線在ADC封裝下方走線。建立單點(diǎn)模擬接地（星型接地點(diǎn)），將所有模擬地連接到該點(diǎn)，避免數(shù)字系統(tǒng)地連接到該點(diǎn)。在VDD引腳附近使用0.1μF和1μF電容對電源進(jìn)行旁路，以減少電源噪聲對ADC的影響。

MAX1108和MAX1109憑借其低功耗、高性能、靈活的配置和廣泛的應(yīng)用場景，為電子工程師提供了一個(gè)優(yōu)秀的ADC解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇芯片和配置參數(shù)，同時(shí)注意布局、接地和旁路等問題，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。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。