MAX11644/MAX11645：低功耗12位ADC的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而ADC（模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器）的性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的精度和效率。今天，我們就來深入了解一下Maxim公司推出的MAX11644/MAX11645這兩款低功耗、1 - /2通道、I2C接口的12位ADC。

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產(chǎn)品概述

MAX11644/MAX11645是兩款功能強(qiáng)大的ADC，具有內(nèi)部跟蹤/保持（T/H）、電壓基準(zhǔn)、時(shí)鐘和I2C兼容的2線串行接口。它們采用超小的1.9mm x 2.2mm WLP封裝和8引腳μMAX?封裝，能夠在 - 40°C至 + 85°C的擴(kuò)展溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。

電源與基準(zhǔn)

這兩款A(yù)DC分別適用于不同的電源電壓范圍，MAX11645的電源電壓為2.7V至3.6V，而MAX11644則為4.5V至5.5V。同時(shí)，它們還具備內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，MAX11645的內(nèi)部基準(zhǔn)為2.048V，MAX11644為4.096V，并且也支持1V至VDD的外部基準(zhǔn)電壓。

輸入模式

MAX11644/MAX11645可以測量兩個(gè)單端輸入或一個(gè)差分輸入，其全差分模擬輸入可通過軟件配置為單極性或雙極性、單端或差分操作。

產(chǎn)品特性

封裝與接口

• 超小封裝：1.9mm x 2.2mm的晶圓級封裝，非常適合對空間要求較高的應(yīng)用。
• 高速I2C接口：支持400kHz快速模式和1.7MHz高速模式，能夠滿足不同的數(shù)據(jù)傳輸需求。

電源與功耗

• 單電源供電：簡化了電路設(shè)計(jì)，降低了成本。
• 低功耗：在不同的采樣率下，功耗表現(xiàn)優(yōu)秀。例如，在94.4ksps采樣率下，電流僅為670μA；在1ksps采樣率下，電流低至6μA；在掉電模式下，電流僅為0.5μA。

其他特性

• 內(nèi)部FIFO與通道掃描模式：方便進(jìn)行多通道數(shù)據(jù)采集。
• 軟件可配置單極性/雙極性：根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整輸入模式。

電氣特性

直流精度

分辨率為12位，相對精度（INL）為±1 LSB，差分非線性（DNL）保證無丟碼，偏移誤差為±4 LSB，偏移誤差溫度系數(shù)為0.3 ppm/°C，增益誤差為±4 LSB，增益溫度系數(shù)為0.3 ppm/°C，通道間偏移匹配為±0.1 LSB，通道間增益匹配為±0.1 LSB。

動態(tài)性能

在輸入正弦波頻率為10kHz、輸入峰 - 峰值為VREF、采樣率為94.4ksps的條件下，信噪失真比（SINAD）為70 dB，總諧波失真（THD）為 - 78 dB，無雜散動態(tài)范圍（SFDR）為78 dB，滿功率帶寬為3 MHz，全線性帶寬為5 MHz。

轉(zhuǎn)換速率

內(nèi)部時(shí)鐘模式下，轉(zhuǎn)換時(shí)間為7.5μs（外部時(shí)鐘為10.6μs），吞吐量率可達(dá)94.4 ksps（外部時(shí)鐘）。跟蹤/保持采集時(shí)間為800 ns，內(nèi)部時(shí)鐘頻率為2.8 MHz，外部時(shí)鐘快速模式下孔徑延遲為60 ns，高速模式下為30 ns。

典型應(yīng)用

手持便攜式應(yīng)用

由于其低功耗和小封裝的特點(diǎn)，非常適合用于手持設(shè)備，如智能手機(jī)、平板電腦等，能夠有效延長電池續(xù)航時(shí)間。

醫(yī)療儀器

在醫(yī)療設(shè)備中，對ADC的精度和可靠性要求較高，MAX11644/MAX11645能夠滿足這些需求，確保醫(yī)療數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集。

電池供電測試設(shè)備

低功耗特性使得它在電池供電的測試設(shè)備中表現(xiàn)出色，減少了對電池的消耗。

太陽能供電遠(yuǎn)程系統(tǒng)

可以在太陽能供電的遠(yuǎn)程系統(tǒng)中穩(wěn)定工作，實(shí)現(xiàn)對各種參數(shù)的準(zhǔn)確測量。

接收信號強(qiáng)度指示器

用于測量接收信號的強(qiáng)度，為通信系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)監(jiān)控與電源供應(yīng)監(jiān)測

對系統(tǒng)的各種參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

詳細(xì)工作原理

模擬輸入與跟蹤/保持

MAX11644/MAX11645的模擬輸入架構(gòu)包含模擬輸入多路復(fù)用器、全差分跟蹤 - 保持電容、T/H開關(guān)、比較器和全差分開關(guān)電容數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）。在單端模式下，模擬輸入多路復(fù)用器將跟蹤 - 保持電容連接到所選的模擬輸入和地之間；在差分模式下，連接到所選的正、負(fù)模擬輸入之間。

2線數(shù)字接口

該接口由串行數(shù)據(jù)線（SDA）和串行時(shí)鐘線（SCL）組成，支持高達(dá)1.7MHz的數(shù)據(jù)傳輸速率。SDA和SCL必須上拉，通常使用750Ω或更大的上拉電阻，同時(shí)可以使用串聯(lián)電阻來保護(hù)輸入架構(gòu)，減少總線信號的串?dāng)_和下沖。

時(shí)鐘模式

• 內(nèi)部時(shí)鐘模式：使用內(nèi)部振蕩器作為轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，在有效地址的第八個(gè)上升沿開始跟蹤模擬輸入，第九個(gè)時(shí)鐘的下降沿采集模擬信號并開始轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換過程中，SCL被拉低（時(shí)鐘拉伸），轉(zhuǎn)換完成后，結(jié)果存儲在內(nèi)部存儲器中。
• 外部時(shí)鐘模式：使用SCL作為轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，在有效從地址字節(jié)的第九個(gè)上升沿開始跟蹤模擬輸入，兩個(gè)SCL時(shí)鐘周期后采集模擬信號并開始轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)在四個(gè)空高比特后即可獲得。

掃描模式

通過配置字節(jié)的SCAN0和SCAN1設(shè)置掃描模式，掃描結(jié)果按轉(zhuǎn)換順序?qū)懭氪鎯ζ?，讀取時(shí)也按此順序進(jìn)行。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

布局與接地

建議使用PCB，避免使用線繞配置。要確保模擬和數(shù)字走線的適當(dāng)分離，不將模擬和數(shù)字線平行布置，不在ADC封裝下方布置數(shù)字信號路徑。使用單獨(dú)的模擬和數(shù)字PCB接地部分，通過一個(gè)星型點(diǎn)連接兩個(gè)接地系統(tǒng)。

電源旁路

為了減少電源中的高頻噪聲對ADC快速比較器的影響，需要在VDD和星型地之間使用0.1μF和4.7μF的并聯(lián)電容網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行旁路，并且盡量減小電容的引線長度。如果電源噪聲非常大，可以在電源中串聯(lián)一個(gè)5Ω的衰減電阻。

總結(jié)

MAX11644/MAX11645憑借其低功耗、小封裝、高性能等特點(diǎn)，在眾多應(yīng)用領(lǐng)域中具有很大的優(yōu)勢。電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)系統(tǒng)時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需求合理選擇這兩款A(yù)DC，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。你在使用類似ADC時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。