MAX1134/MAX1135：16位ADC的卓越性能與應(yīng)用解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）是連接模擬世界和數(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16位ADC——MAX1134和MAX1135，它們以其出色的性能和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，成為眾多工程師的理想選擇。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1134/MAX1135是150ksps（千采樣每秒）的16位ADC，采用20引腳SSOP封裝。它們具備串行接口，可直接與SPI?、QSPI?和MICROWIRE?設(shè)備連接，無(wú)需外部邏輯。這兩款A(yù)DC集成了輸入縮放網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)部跟蹤/保持（T/H）電路、時(shí)鐘以及三個(gè)通用數(shù)字輸出引腳，適用于工業(yè)過(guò)程控制、儀器儀表和醫(yī)療應(yīng)用等領(lǐng)域。

1. 輸入范圍

MAX1134可接受0至+6V（單極性）或±6V（雙極性）的輸入信號(hào)，而MAX1135則接受0至+2.048V（單極性）或±2.048V（雙極性）的輸入信號(hào)。這種靈活的輸入范圍選擇，使得它們能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。

2. 電源與功耗

這兩款A(yù)DC采用3.135V至3.465V的單電源供電，在不同的工作模式下具有低功耗特性。例如，在10ksps時(shí)，掉電模式可將電流消耗降至0.15mA；在較慢的數(shù)據(jù)速率下，電源電流可進(jìn)一步降低至小于20μA。

3. 時(shí)鐘與接口

用戶可以選擇內(nèi)部時(shí)鐘或外部串行接口時(shí)鐘進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。此外，串行選通輸出（SSTRB）允許直接連接到TMS320系列數(shù)字信號(hào)處理器。

二、產(chǎn)品特性

1. 高性能采樣

具有150ksps（雙極性）和125ksps（單極性）的采樣速率，16位分辨率且無(wú)丟失碼，保證了高精度的數(shù)據(jù)采集。

2. 低失真與高線性度

總諧波失真（THD）低至 -100dB，積分非線性（INL）典型值為1LSB，確保了信號(hào)的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換。

3. 低功耗設(shè)計(jì)

單電源3.3V工作，單極性模式下典型電流為4.5mA，關(guān)機(jī)模式下電流僅為1.2μA，適合電池供電的應(yīng)用。

4. 靈活的輸入配置

軟件可配置單極性和雙極性輸入范圍，滿足不同應(yīng)用的需求。

5. 多種時(shí)鐘選擇

支持內(nèi)部或外部時(shí)鐘，以及SPI/QSPI/MICROWIRE和TMS320兼容的串行接口。

6. 用戶可編程輸出

提供三個(gè)用戶可編程邏輯輸出，可用于控制8通道多路復(fù)用器或可編程增益放大器（PGA）。

7. 小封裝設(shè)計(jì)

采用20引腳SSOP封裝，節(jié)省電路板空間。

三、電氣特性

1. 直流精度

分辨率為16位，相對(duì)精度（INL）在雙極性模式下典型值為1.0LSB，最大為±2.5LSB，無(wú)丟失碼，差分非線性（DNL）在雙極性模式下為 -1至 +1.75LSB。

2. 動(dòng)態(tài)性能

在5kHz正弦波輸入、150ksps采樣速率和3.6MHz時(shí)鐘下，信號(hào)與噪聲加失真比（SINAD）可達(dá)80 - 84dB，總諧波失真（THD）低至 -100dB。

3. 模擬輸入

MAX1134的輸入范圍為0至+6V（單極性）或±6V（雙極性），MAX1135為0至+2.048V（單極性）或±2.048V（雙極性）。輸入阻抗和電容在不同模式下有所不同。

4. 轉(zhuǎn)換速率

內(nèi)部時(shí)鐘頻率為3MHz，不同模式下的外部時(shí)鐘頻率和采樣速率也有所差異。

5. 電源特性

模擬和數(shù)字電源電壓范圍為3.135V至3.465V，不同模式下的電源電流也不同，電源抑制比（PSRR）為65dB。

四、引腳說(shuō)明

五、詳細(xì)工作原理

1. 轉(zhuǎn)換技術(shù)

采用逐次逼近技術(shù)和輸入跟蹤/保持（T/H）電路，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為16位數(shù)字輸出。

2. 校準(zhǔn)功能

為了最小化線性度、偏移和增益誤差，MAX1134/MAX1135具備按需軟件校準(zhǔn)功能。通過(guò)寫(xiě)入控制字節(jié)（M1 = 0且M0 = 1）來(lái)啟動(dòng)校準(zhǔn)，并可通過(guò)設(shè)置控制字節(jié)中的INT/EXT位選擇內(nèi)部或外部時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)。

3. 輸入縮放

輸入縮放器允許在單3.3V電源下轉(zhuǎn)換真正的雙極性輸入電壓，將外部輸入范圍映射到內(nèi)部ADC的輸入范圍。

4. 數(shù)字接口

數(shù)字接口引腳包括SHDN、RST、SSTRB、DOUT、SCLK、DIN和CS。通過(guò)這些引腳可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制、數(shù)據(jù)傳輸和狀態(tài)指示。

5. 用戶可編程輸出

P0、P1和P2是三個(gè)用戶可編程輸出，其狀態(tài)由控制字節(jié)的低3位控制，可用于驅(qū)動(dòng)多路復(fù)用器、PGA或其他信號(hào)預(yù)處理電路。

6. 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)

通過(guò)將控制字節(jié)時(shí)鐘輸入到設(shè)備的內(nèi)部移位寄存器來(lái)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在CS為低電平時(shí)，SCLK的上升沿將DIN的數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入。

7. 時(shí)鐘模式

• 外部時(shí)鐘模式：外部時(shí)鐘不僅用于數(shù)據(jù)移位，還驅(qū)動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換步驟。在短采集模式和長(zhǎng)采集模式下，SSTRB的脈沖和轉(zhuǎn)換結(jié)果的輸出時(shí)間有所不同。
• 內(nèi)部時(shí)鐘模式：MAX1134/MAX1135生成自己的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，減輕了微處理器的負(fù)擔(dān)，允許在轉(zhuǎn)換完成后以高達(dá)4MHz的時(shí)鐘速率讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。

六、應(yīng)用信息

1. 上電復(fù)位

上電或RST脈沖為低電平時(shí)，內(nèi)部校準(zhǔn)寄存器設(shè)置為默認(rèn)值，用戶可編程寄存器（P0、P1和P2）為低電平，設(shè)備配置為雙極性模式和內(nèi)部時(shí)鐘。

2. 校準(zhǔn)

定期校準(zhǔn)可補(bǔ)償溫度漂移和其他變化。在環(huán)境溫度變化超過(guò)+10°C、電源電壓變化100mV或參考電壓變化時(shí)，應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)。

3. 參考電壓

需要2.048V的參考電壓，并通過(guò)4.7μF電容旁路。參考輸入的直流輸入阻抗最小為16kΩ，轉(zhuǎn)換期間需提供高達(dá)150μA的直流負(fù)載電流，輸出阻抗應(yīng)小于10Ω。

4. 模擬輸入

使用電容式DAC提供固有的跟蹤/保持功能，AIN的驅(qū)動(dòng)源阻抗應(yīng)小于10Ω，信號(hào)調(diào)理電路應(yīng)在500ns內(nèi)以16位精度穩(wěn)定，輸入帶寬應(yīng)限制在采樣頻率的一半以下以消除混疊。

5. 輸入采集與穩(wěn)定

控制字節(jié)的時(shí)鐘輸入啟動(dòng)輸入采集，采集時(shí)間在不同模式下有所不同。通過(guò)設(shè)置M1 = 1和M0 = 1可延長(zhǎng)采集時(shí)間。

七、總結(jié)

MAX1134/MAX1135以其高性能、低功耗、靈活的輸入配置和豐富的功能，為工業(yè)過(guò)程控制、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了可靠的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇輸入范圍、時(shí)鐘模式和校準(zhǔn)方式，以充分發(fā)揮這兩款A(yù)DC的優(yōu)勢(shì)。你在使用類(lèi)似ADC時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。