MAX187/MAX189：低功耗12位串行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(lái)深入探討Maxim Integrated推出的MAX187/MAX189 +5V低功耗12位串行ADC。

文件下載：MAX187.pdf

一、產(chǎn)品概述

MAX187/MAX189是兩款串行12位ADC，它們采用單 +5V電源供電，能夠接受0至5V的模擬輸入。這兩款A(yù)DC具備8.5μs的逐次逼近型ADC、1.5μs的快速跟蹤/保持（T/H）電路、片上時(shí)鐘以及高速3線串行接口，能夠以75ksps的吞吐量對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理。其中，MAX187帶有片上緩沖參考，而MAX189則需要外部參考。它們都采用了8引腳PDIP和16引腳SO封裝，節(jié)省了電路板空間。在功耗方面表現(xiàn)出色，正常工作時(shí)功耗為7.5mW，關(guān)機(jī)模式下僅為10μW。

二、關(guān)鍵特性

高精度與高性能

• 12位分辨率：能夠提供較高的精度，滿足大多數(shù)應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)精度的要求。
• 低積分非線性：MAX187A/MAX189A的積分非線性為±? LSB，確保了轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性。
• 高速采樣：內(nèi)部跟蹤/保持電路配合75kHz的采樣率，能夠快速準(zhǔn)確地采集模擬信號(hào)。

低功耗設(shè)計(jì)

• 低工作電流：正常工作電流僅為1.5mA，關(guān)機(jī)電流低至2μA，非常適合對(duì)功耗敏感的應(yīng)用。
• 內(nèi)部參考：MAX187的內(nèi)部4.096V緩沖參考，不僅減少了外部元件的使用，還進(jìn)一步降低了功耗。

兼容性強(qiáng)

• 3線串行接口：與SPI、QSPI和MICROWIRE兼容，方便與大多數(shù)數(shù)字信號(hào)處理器和微控制器進(jìn)行連接。
• 小封裝尺寸：8引腳PDIP和16引腳SO封裝，在節(jié)省空間的同時(shí)，也便于電路板的布局設(shè)計(jì)。

三、電氣特性

直流精度

• 分辨率：12位，能夠提供精確的數(shù)字輸出。
• 相對(duì)精度：不同型號(hào)的相對(duì)精度有所差異，如MAX187_A為±? LSB，MAX187_B為±1 LSB等。
• 差分非線性：無(wú)丟碼現(xiàn)象，確保了轉(zhuǎn)換的穩(wěn)定性。

動(dòng)態(tài)特性

• 信號(hào) - 噪聲加失真比（SINAD）：達(dá)到70dB，能夠有效抑制噪聲和失真。
• 總諧波失真（THD）：低至 -80dB，保證了信號(hào)的純凈度。
• 無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）：80dB，提供了良好的動(dòng)態(tài)性能。

轉(zhuǎn)換速率

• 轉(zhuǎn)換時(shí)間：5.5 - 8.5μs，能夠快速完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。
• 跟蹤/保持采集時(shí)間：1.5μs，確保了信號(hào)采集的及時(shí)性。
• 吞吐量速率：外部時(shí)鐘為4MHz時(shí)，可達(dá)75ksps。

四、工作原理

轉(zhuǎn)換操作

MAX187/MAX189采用輸入跟蹤/保持（T/H）和逐次逼近寄存器（SAR）電路，將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字輸出。無(wú)需外部保持電容，在10μs內(nèi)（包括T/H采集時(shí)間）即可完成0V至VREF范圍內(nèi)的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換。

跟蹤/保持模式

在跟蹤模式下，模擬信號(hào)被采集并存儲(chǔ)在內(nèi)部保持電容中；在保持模式下，T/H開(kāi)關(guān)打開(kāi)，保持恒定的輸入到ADC的SAR部分。

參考電壓

MAX187可以使用內(nèi)部或外部參考，而MAX189則需要外部參考。內(nèi)部參考為4.096V，外部參考電壓范圍為 +2.5V至VDD。

五、應(yīng)用場(chǎng)景

便攜式數(shù)據(jù)記錄

低功耗和小封裝尺寸使得MAX187/MAX189非常適合便攜式設(shè)備，能夠長(zhǎng)時(shí)間工作而不消耗過(guò)多電量。

遠(yuǎn)程數(shù)字信號(hào)處理

高速采樣和高精度轉(zhuǎn)換能力，使其能夠在遠(yuǎn)程信號(hào)處理中發(fā)揮重要作用。

隔離數(shù)據(jù)采集

在需要電氣隔離的應(yīng)用中，MAX187可以通過(guò)光耦實(shí)現(xiàn)隔離，確保數(shù)據(jù)采集的安全性。

高精度過(guò)程控制

精確的轉(zhuǎn)換結(jié)果能夠?yàn)檫^(guò)程控制提供可靠的數(shù)據(jù)支持，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

六、接口與連接

串行接口

MAX187/MAX189的串行接口與SPI、QSPI和MICROWIRE標(biāo)準(zhǔn)接口兼容，方便與各種微處理器進(jìn)行連接。在使用時(shí)，需要注意時(shí)鐘頻率、信號(hào)時(shí)序等參數(shù)，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。

光耦隔離接口

在需要電氣隔離的應(yīng)用中，可以使用光耦實(shí)現(xiàn)串行到并行的轉(zhuǎn)換，提高系統(tǒng)的安全性和抗干擾能力。

七、布局與設(shè)計(jì)建議

電路板布局

為了獲得最佳性能，建議使用印刷電路板，并將數(shù)字和模擬信號(hào)線路分開(kāi)，避免模擬和數(shù)字線路平行布線，尤其是時(shí)鐘線路不要布置在ADC封裝下方。

接地與旁路

建立單點(diǎn)模擬接地（“星型”接地），將所有模擬接地連接到該點(diǎn)，同時(shí)使用0.01μF和4.7μF的旁路電容對(duì)電源進(jìn)行旁路，以減少電源噪聲的影響。

八、總結(jié)

MAX187/MAX189以其高精度、低功耗、兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)，成為了電子工程師在設(shè)計(jì)模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換電路時(shí)的理想選擇。無(wú)論是在便攜式設(shè)備、遠(yuǎn)程信號(hào)處理還是高精度過(guò)程控制等領(lǐng)域，都能夠發(fā)揮出色的性能。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)，并注意電路板布局、接地和旁路等設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。你在使用類似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。