MAX1282/MAX1283：高性能單電源12位ADC的詳細(xì)解析

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(hào)與數(shù)字系統(tǒng)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12位ADC——MAX1282和MAX1283，它們以其出色的性能和豐富的功能，在眾多應(yīng)用場景中展現(xiàn)出強(qiáng)大的優(yōu)勢。

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一、概述

MAX1282和MAX1283是12位的ADC，將4通道模擬輸入多路復(fù)用器、高帶寬跟蹤/保持（T/H）電路和串行接口集成在一起，具備高轉(zhuǎn)換速度和低功耗的特點(diǎn)。MAX1282工作在+4.5V至+5.5V單電源下，而MAX1283則適用于+2.7V至+3.6V單電源。它們的模擬輸入可通過軟件配置為單極性/雙極性以及單端/偽差分操作模式。

二、關(guān)鍵特性

2.1 輸入通道與配置

• 多通道輸入：支持4通道單端輸入或2通道偽差分輸入，通過內(nèi)部多路復(fù)用器實(shí)現(xiàn)靈活的輸入選擇。
• 偽差分輸入：輸入架構(gòu)由T/H、輸入多路復(fù)用器、輸入比較器、開關(guān)電容DAC和參考組成。在單端模式下，正輸入（IN+）連接到選定的輸入通道，負(fù)輸入（IN -）設(shè)置為COM；在差分模式下，IN+和IN - 從CH0/CH1和CH2/CH3對(duì)中選擇。不過要注意，只有IN+的信號(hào)被采樣，IN - 在轉(zhuǎn)換期間需保持穩(wěn)定，否則會(huì)影響精度。

2.2 電源與功耗

• 單電源供電：不同的電源范圍滿足不同應(yīng)用場景的需求，MAX1282適用于較高電壓，MAX1283則更適合低電壓應(yīng)用。
• 低功耗設(shè)計(jì)：提供多種電源模式，包括正常運(yùn)行、降低功率（REDP）、快速掉電（FASTPD）和完全掉電（FULLPD）。例如，MAX1282在400ksps時(shí)的功耗為2.5mA，REDP模式下為1.3mA，F(xiàn)ASTPD模式下為0.9mA，F(xiàn)ULLPD模式下僅為2μA。

2.3 串行接口

• 兼容性強(qiáng)：4線串行接口可直接連接到SPI?/QSPI?/MICROWIRE?設(shè)備，無需外部邏輯。串行選通輸出允許直接連接到TMS320系列數(shù)字信號(hào)處理器。
• 時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)：使用外部串行接口時(shí)鐘進(jìn)行逐次逼近式模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換，時(shí)鐘頻率范圍為0.5MHz至6.4MHz（MAX1282）或4.8MHz（MAX1283），占空比需在40%至60%之間。

2.4 內(nèi)部參考

• 穩(wěn)定參考：內(nèi)部提供+2.5V參考電壓，參考緩沖放大器具有±1.5%的電壓調(diào)整范圍，也可使用1V至VDD范圍內(nèi)的外部參考。

三、電氣特性

3.1 直流精度

兩款芯片的分辨率均為12位，相對(duì)精度（INL）為±1.0 LSB，差分非線性（DNL）為±1.0 LSB，偏移誤差為±6.0 LSB，增益誤差為±6.0 LSB，增益誤差溫度系數(shù)為±1.6 ppm/°C，通道間偏移誤差匹配為±0.2 LSB。

3.2 動(dòng)態(tài)特性

在100kHz正弦波輸入、2.5Vp - p、400ksps、6.4MHz時(shí)鐘、雙極性輸入模式下，MAX1282的信號(hào) - 噪聲加失真比（SINAD）為70dB，總諧波失真（THD）為 - 81dB，無雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）為80dB，互調(diào)失真（IMD）為76dB，通道間串?dāng)_為 - 78dB，全功率帶寬為6MHz，全線性帶寬為350kHz。MAX1283在相應(yīng)條件下也有不錯(cuò)的表現(xiàn)。

3.3 轉(zhuǎn)換速率

MAX1282的轉(zhuǎn)換時(shí)間為2.5μs，跟蹤/保持采集時(shí)間為400ns，孔徑延遲為10ns，孔徑抖動(dòng)小于50ps；MAX1283的轉(zhuǎn)換時(shí)間為3.3μs，跟蹤/保持采集時(shí)間為625ns，孔徑延遲為10ns，孔徑抖動(dòng)小于50ps。

四、引腳說明

五、工作原理

5.1 偽差分輸入工作

在單端模式下，正輸入（IN+）連接到選定的輸入通道，負(fù)輸入（IN -）設(shè)置為COM；在差分模式下，IN+和IN - 從特定的通道對(duì)中選擇。在轉(zhuǎn)換過程中，只有IN+的信號(hào)被采樣，IN - 需保持穩(wěn)定。在采集間隔，選定為正輸入（IN+）的通道對(duì)電容CHOLD充電，采集間隔結(jié)束后，T/H開關(guān)打開，保持CHOLD上的電荷作為IN+信號(hào)的樣本。轉(zhuǎn)換間隔開始時(shí)，輸入多路復(fù)用器將CHOLD從IN+切換到IN -，電容DAC在轉(zhuǎn)換周期的剩余時(shí)間內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，以將比較器輸入的節(jié)點(diǎn)ZERO恢復(fù)到VDD1 / 2，從而形成模擬輸入信號(hào)的數(shù)字表示。

5.2 跟蹤/保持

T/H在8位控制字的第5位移入后的下降時(shí)鐘沿進(jìn)入跟蹤模式，在第8位移入后的下降時(shí)鐘沿進(jìn)入保持模式。如果轉(zhuǎn)換器設(shè)置為單端輸入，IN - 連接到COM，轉(zhuǎn)換器對(duì)“+”輸入進(jìn)行采樣；如果設(shè)置為差分輸入，則轉(zhuǎn)換[(IN+) - (IN -)]的差值。跟蹤/保持采集時(shí)間與輸入信號(hào)的源阻抗有關(guān)，計(jì)算公式為(t{ACQ}=9×(R{S}+R{IN})×18 pF)，其中(R{IN}=800Ω)，RS為輸入信號(hào)的源阻抗，且tACQ不小于400ns（MAX1282）或625ns（MAX1283）。

5.3 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換

通過將控制字節(jié)時(shí)鐘輸入到DIN來啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。在CS為低時(shí)，SCLK的每個(gè)上升沿將一位從DIN時(shí)鐘輸入到MAX1282/MAX1283的內(nèi)部移位寄存器。CS下降后，第一個(gè)到達(dá)的邏輯“1”位定義控制字節(jié)的MSB。在第一個(gè)“啟動(dòng)”位到達(dá)之前，任何數(shù)量的邏輯“0”位時(shí)鐘輸入到DIN都不會(huì)產(chǎn)生影響。

5.4 數(shù)字輸出

在單極性輸入模式下，輸出為直接二進(jìn)制；在雙極性輸入模式下，輸出為二進(jìn)制補(bǔ)碼。數(shù)據(jù)以MSB優(yōu)先的格式在SCLK的上升沿時(shí)鐘輸出。

六、應(yīng)用場景

MAX1282和MAX1283適用于多種應(yīng)用場景，如便攜式數(shù)據(jù)記錄、數(shù)據(jù)采集、醫(yī)療儀器、電池供電儀器、筆式數(shù)字化儀和過程控制等。其低功耗和高性能的特點(diǎn)使其在這些領(lǐng)域中具有很大的優(yōu)勢。

七、總結(jié)

MAX1282和MAX1283是兩款功能強(qiáng)大的12位ADC，具有高轉(zhuǎn)換速度、低功耗、靈活的輸入配置和串行接口等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師可以根據(jù)具體的需求選擇合適的芯片，并合理設(shè)計(jì)電路，以充分發(fā)揮其性能。同時(shí)，要注意輸入信號(hào)的穩(wěn)定性、電源的選擇和時(shí)鐘頻率的設(shè)置等因素，以確保ADC的正常工作和高精度轉(zhuǎn)換。你在使用這兩款A(yù)DC的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。