MAX1115/MAX1116：單電源、低功耗、串行8位ADC的卓越之選

在電子設(shè)計領(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，我們就來深入了解一下Maxim公司的兩款優(yōu)秀單電源、低功耗、串行8位ADC——MAX1115和MAX1116。

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一、產(chǎn)品概述

MAX1115和MAX1116是低功耗的8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具備內(nèi)部跟蹤/保持（T/H）電路、電壓基準(zhǔn)、VDD監(jiān)測器、時鐘和串行接口等特性。其中，MAX1115的工作電壓范圍為+2.7V至+5.5V，MAX1116則為+4.5V至+5.5V。在100ksps的采樣率下，二者的功耗僅為175μA。

這兩款A(yù)DC的滿量程模擬輸入范圍由內(nèi)部基準(zhǔn)決定，MAX1115為+2.048V，MAX1116為+4.096V。它們還具備AutoShutdown?掉電模式，在不使用時可將功耗降低至<1μA。其3線串行接口能直接連接SPI?、QSPI?和MICROWIRE?設(shè)備，無需外部邏輯。使用內(nèi)部時鐘可實(shí)現(xiàn)高達(dá)100ksps的轉(zhuǎn)換速率。此外，它們采用8引腳SOT23封裝，占地面積僅為8引腳SO封裝的30%。

二、產(chǎn)品特性

1. 電源與輸入特性

• 單電源供電：MAX1115的供電范圍為+2.7V至+3.6V，MAX1116為+4.5V至+5.5V。
• 輸入電壓范圍：0至VREF，滿足多種應(yīng)用需求。

  2. 內(nèi)部功能模塊

• 跟蹤/保持電路：具備100kHz的采樣率，能有效跟蹤輸入信號。
• 內(nèi)部基準(zhǔn)：MAX1115為+2.048V，MAX1116為+4.096V，提供穩(wěn)定的參考電壓。

  3. 接口與封裝

• 串行接口：兼容SPI/QSPI/MICROWIRE，方便與各種微控制器連接。
• 小封裝：8引腳SOT23封裝，節(jié)省電路板空間。

  4. 功耗特性

• 自動掉電功能：降低功耗，延長電池使用壽命。
• 低功耗表現(xiàn)：在不同采樣率下功耗表現(xiàn)出色，如100ksps時為175μA，+3V和10ksps時為18μA，掉電模式下為1μA。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

MAX1115/MAX1116適用于多種應(yīng)用場景，包括：

• 低功耗手持便攜式設(shè)備：如智能手機(jī)、平板電腦等，其低功耗特性可延長設(shè)備續(xù)航時間。
• 系統(tǒng)診斷：用于監(jiān)測系統(tǒng)中的各種模擬信號，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。
• 電池供電測試設(shè)備：減少電池消耗，提高設(shè)備的使用時間。
• 接收信號強(qiáng)度指示器：準(zhǔn)確測量信號強(qiáng)度。
• 4mA至20mA供電的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集。

四、電氣特性

1. 直流精度

• 分辨率：8位，能滿足一般應(yīng)用的精度要求。
• 相對精度：±1 LSB，保證轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性。
• 差分非線性：±1 LSB，減少轉(zhuǎn)換誤差。

  2. 動態(tài)性能

• 信噪失真比（SINAD）：在25kHz正弦波輸入、VIN = VREF (P - P)、fSCLK = 5MHz、fSAMPLE = 100ksps、RIN = 100Ω的條件下，達(dá)到48 dB。
• 總諧波失真（THD）：高達(dá)-69 dB，有效抑制諧波干擾。
• 無雜散動態(tài)范圍（SFDR）：66 dB，提供良好的動態(tài)性能。
• 小信號帶寬：-3dB帶寬為4 MHz，可處理高頻信號。

  3. 模擬輸入

• 輸入電壓范圍：0至VREF，靈活適應(yīng)不同的輸入信號。
• 輸入泄漏電流：±0.7μA，減少信號損失。
• 輸入電容：18 pF，對輸入信號的影響較小。

  4. 內(nèi)部基準(zhǔn)

• 電壓：MAX1115為2.048V，MAX1116為4.096V，提供穩(wěn)定的參考電壓。

  5. 電源要求

• 供電電壓：MAX1115為2.7至5.5V，MAX1116為4.5至5.5V。
• 供電電流：在不同采樣率下有不同的表現(xiàn)，如MAX1115在10ksps時為14至21μA，100ksps時為135至190μA。

五、工作原理

1. 跟蹤/保持

ADC的輸入架構(gòu)由T/H、輸入多路復(fù)用器、輸入比較器、開關(guān)電容DAC和自動歸零軌組成。采集間隔從CNVST的下降沿開始，在此期間，模擬輸入（CH0）連接到保持電容（CHOLD）。采集完成后，T/H開關(guān)打開，CHOLD連接到GND，保留信號樣本。為確保準(zhǔn)確采樣，建議源阻抗<1.5 kΩ，并在ADC輸入處添加100pF電容。

2. 轉(zhuǎn)換過程

MAX1115/MAX1116的轉(zhuǎn)換過程由內(nèi)部定時，總采集和轉(zhuǎn)換時間<7.5μs。采集輸入樣本后，比較器的負(fù)輸入連接到自動歸零電源，由于設(shè)備僅需單電源，比較器的負(fù)輸入設(shè)置為VDD/2。電容DAC將正輸入恢復(fù)到VDD/2，實(shí)現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。

六、接口與時序

1. 串行接口

MAX1115/MAX1116采用3線串行接口，CNVST和SCLK輸入用于控制設(shè)備，三態(tài)DOUT引腳用于獲取轉(zhuǎn)換結(jié)果。該接口可連接具有SPI、QSPI和MICROWIRE串行接口的微控制器，時鐘速率最高可達(dá)5MHz，支持SCLK空閑高或低格式。

2. 時序特性

包括CNVST高時間、低時間，轉(zhuǎn)換時間，串行時鐘高時間、低時間、周期等參數(shù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸和轉(zhuǎn)換。

七、應(yīng)用注意事項(xiàng)

1. 上電復(fù)位

上電時，MAX1115/MAX1116處于AutoShutdown模式，通過將CNVST從高電平切換到低電平可啟動轉(zhuǎn)換。若上電時CNVST為低電平，則不會啟動轉(zhuǎn)換。

2. 自動掉電與供電電流

轉(zhuǎn)換完成后，MAX1115/MAX1116會自動進(jìn)入掉電模式，降低功耗。在不同轉(zhuǎn)換速率下，平均供電電流有顯著差異，適用于對功耗要求較高的應(yīng)用。

3. 布局、接地與旁路

為獲得最佳性能，電路板布局應(yīng)將數(shù)字和模擬信號線分開，避免模擬和數(shù)字（尤其是時鐘）線平行或數(shù)字線在ADC封裝下方布線。建議在ADC接地處建立單點(diǎn)模擬接地（星型接地點(diǎn)），并將所有模擬接地連接到星型接地。同時，在VDD引腳附近使用0.1μF電容旁路電源，以減少高頻噪聲對ADC比較器的影響。

綜上所述，MAX1115/MAX1116以其低功耗、高性能和便捷的接口等特性，成為電子工程師在設(shè)計低功耗、高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)時的理想選擇。你在實(shí)際應(yīng)用中是否使用過這兩款A(yù)DC呢？遇到過哪些問題？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。