MAX190/MAX191：低功耗12位采樣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)換是一項(xiàng)至關(guān)重要的技術(shù)。今天，我們將深入探討MAXIM公司的兩款低功耗、12位采樣ADC——MAX190和MAX191，它們?cè)诙鄠€(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

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一、產(chǎn)品概述

MAX190和MAX191是單芯片CMOS 12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），具有差分輸入、跟蹤/保持（T/H）、內(nèi)部電壓參考、內(nèi)部或外部時(shí)鐘以及并行或串行uP接口等特性。它們的轉(zhuǎn)換時(shí)間均為7.5μs，但在采集時(shí)間和采樣率上有所不同。MAX190的采集時(shí)間為5μs，采樣率為76ksps；而MAX191的采集時(shí)間為2μs，采樣率保證達(dá)到100ksps。

這兩款A(yù)DC只需在電源和參考端使用去耦電容作為外部元件。它們既可以使用外部參考，也可以使用具有調(diào)整輸入功能的內(nèi)部參考，用于修正系統(tǒng)增益誤差。

二、產(chǎn)品特性

（一）高精度

• 分辨率與線(xiàn)性度：具備12位分辨率，線(xiàn)性度達(dá)到±1/2 LSB，能提供高精度的轉(zhuǎn)換結(jié)果。
• 低誤差：積分非線(xiàn)性（INL）、差分非線(xiàn)性（DNL）、偏移誤差和增益誤差等指標(biāo)表現(xiàn)出色，確保了轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。

（二）電源靈活性

• 單電源與雙電源：MAX190采用單+5V電源供電，而MAX191既可以使用單+5V電源，也能使用雙+5V電源，允許接地參考的雙極性輸入信號(hào)。
• 低功耗：工作模式下電流為3mA，掉電模式下電流最大僅為50μA，非常適合電池供電的應(yīng)用。

（三）豐富的接口模式

提供兩種8位并行模式和一種與SPI、QSPI和Microwire串行接口標(biāo)準(zhǔn)兼容的串行接口模式，方便與不同的微處理器進(jìn)行連接。

（四）封裝形式

采用24引腳窄DIP和寬SO封裝，便于在不同的電路板上進(jìn)行安裝。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

• 電池供電數(shù)據(jù)記錄：低功耗特性使其非常適合在電池供電的設(shè)備中進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。
• PC筆數(shù)字化儀：高精度的轉(zhuǎn)換能力能夠滿(mǎn)足筆數(shù)字化儀對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的要求。
• 高精度過(guò)程控制：在工業(yè)過(guò)程控制中，能夠提供精確的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換。
• 機(jī)電系統(tǒng)：為機(jī)電系統(tǒng)中的傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換提供可靠支持。
• PC數(shù)據(jù)采集板：可用于PC的數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)的數(shù)字化處理。
• 自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)：在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，能夠快速準(zhǔn)確地采集和處理數(shù)據(jù)。
• 電信：滿(mǎn)足電信設(shè)備對(duì)信號(hào)處理的需求。
• 數(shù)字信號(hào)處理（DSP）：為DSP系統(tǒng)提供高質(zhì)量的數(shù)字輸入。

四、技術(shù)要點(diǎn)

（一）采集時(shí)間

采集時(shí)間是T/H獲取輸入信號(hào)所需的時(shí)間，它取決于輸入電容的充電速度。如果輸入信號(hào)的源阻抗較高，采集時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，因此在轉(zhuǎn)換之間需要留出更多的時(shí)間。采集時(shí)間的計(jì)算公式為：tACQ = 10(Rs + RIN)CHOLD （MAX190不少于5μs，MAX191不少于2μs），其中RIN對(duì)于MAX190為10kΩ，對(duì)于MAX191為2kΩ，Rs為輸入信號(hào)的源阻抗，CHOLD為32pF。

（二）輸入保護(hù)

內(nèi)部保護(hù)二極管將模擬輸入鉗位到VDD和GND，允許AIN+在MAX190上從 -0.3V到（VDD + 0.3V）擺動(dòng)，在MAX191上從（VSS - 0.3V）到（VDD + 0.3V）擺動(dòng)，而不會(huì)損壞ADC。但為了在滿(mǎn)量程附近實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換，AIN+不應(yīng)超過(guò)電源電壓（MAX190為VDD和GND，MAX191為VDD和VSS）超過(guò)50mV，因?yàn)楸Ｗo(hù)二極管輕微正向偏置會(huì)影響ADC的精度。

（三）時(shí)鐘和控制同步

為了獲得最佳的模擬性能，時(shí)鐘應(yīng)與轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)（CS和RD）同步。至少100ns應(yīng)將轉(zhuǎn)換開(kāi)始與最近的時(shí)鐘邊緣分開(kāi)，以確保CLK轉(zhuǎn)換不會(huì)耦合到模擬輸入并被T/H采樣。當(dāng)使用MAX190的異步模式時(shí)，使用0.8MHz時(shí)鐘可實(shí)現(xiàn)全精度規(guī)格性能，避免線(xiàn)性度誤差。

（四）電源管理

在電池供電系統(tǒng)中，可以通過(guò)將PD引腳拉低來(lái)使MAX190/MAX191進(jìn)入掉電模式，此時(shí)除參考外的所有內(nèi)部ADC電路都關(guān)閉，最大功耗小于50μA。上電時(shí)，進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換并忽略數(shù)據(jù)輸出即可完成初始化。

（五）內(nèi)部參考

內(nèi)部4.096V參考在VREF引腳可用，需要使用4.7μF低ESR電容（小于1/2Ω）與0.1μF電容并聯(lián)旁路到AGND，除非使用內(nèi)部參考補(bǔ)償模式。通過(guò)將REFADJ連接到VDD，可以禁用參考輸出。

（六）參考補(bǔ)償模式

可以選擇內(nèi)部或外部參考補(bǔ)償來(lái)優(yōu)化給定轉(zhuǎn)換率下的掉電性能。內(nèi)部補(bǔ)償模式下，參考能在ADC重新激活后35μs內(nèi)穩(wěn)定，但參考緩沖器從SAR瞬變中恢復(fù)的時(shí)間較長(zhǎng)，需要較慢的時(shí)鐘和轉(zhuǎn)換時(shí)間，典型轉(zhuǎn)換時(shí)間會(huì)上升到25μs。

五、訂購(gòu)信息

MAX190和MAX191提供多種溫度范圍和封裝形式可供選擇，用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行訂購(gòu)。

總之，MAX190和MAX191以其高精度、低功耗、豐富的接口模式和靈活的電源管理等特性，為電子工程師在設(shè)計(jì)各種應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。你在實(shí)際應(yīng)用中是否使用過(guò)這兩款A(yù)DC呢？遇到過(guò)哪些問(wèn)題？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。