MAX11206/MAX11207：超低功耗20位单通道Δ-Σ ADC的卓越之选

在电子设计领域，模数转换器（ADC）的性能对于系统的精度和功耗起着关键作用。今天，我们要深入探讨Maxim Integrated推出的MAX11206/MAX11207这两款20位单通道超低功耗Δ-Σ ADC，它们在高分辨率和低功耗方面表现出色，适用于多种应用场景。

文件下载：MAX11207.pdf

一、器件概述

MAX11206/MAX11207是超低功耗（<300μA 有源电流）、高分辨率、串行输出的ADC。它们在单位功率下提供了业界最高的分辨率，非常适合那些需要高动态范围且低功耗的应用，例如4mA至20mA工业控制回路上的传感器。

特性亮点

1. 高分辨率：具备20位无噪声分辨率，在10sps、±3.6VFS输入时，噪声仅为570nVRMS。
2. 低功耗：工作模式电流消耗<300μA（最大值），睡眠模式电流消耗<0.4μA。
3. 可编程增益：MAX11206支持1至128的数字可编程增益。
4. 丰富的GPIO：包含四个SPI控制的GPIO，可用于外部多路复用器控制。
5. 宽电压范围：模拟电源电压范围为2.7V至3.6V，数字和I/O电源电压范围为1.7V至3.6V。
6. 高抗干扰能力：内部数字滤波器在指定数据速率下，对50Hz或60Hz线路噪声的抑制超过100dB。

二、电气特性

静态性能

• 无噪声分辨率：在120sps时为19位，10sps时可达20位。
• 噪声：120sps时为2.1μV RMS，10sps时低至0.55μV RMS。
• 积分非线性：在10sps时，典型值为3ppm，最大值为10ppm。
• 零误差和满量程误差：经过自校准和系统校准后，零误差和满量程误差均在±20ppmFSR以内。

模拟输入和参考输入

• 共模抑制比：直流抑制可达123dB，在不同数据速率下对50Hz/60Hz的抑制效果良好。
• 正常模式50Hz/60Hz抑制：在1sps至15sps的数据速率下，抑制效果可达144dB。

电源要求

• 模拟电源：2.7V至3.6V。
• 数字电源：1.7V至3.6V。
• 总工作电流：缓冲器禁用时为235μA，启用时为300μA。

SPI时序特性

• SCLK频率：最高可达5MHz。
• SCLK时钟周期：200ns。

三、工作模式和配置

模拟输入

器件支持缓冲或非缓冲模式的两个模拟输入（AINP，AINN），输入缓冲器可隔离输入与调制器的电容负载，适用于高源阻抗模拟传感器。通过CTRL1寄存器中的SIGBUF位可控制输入缓冲器的启用或禁用。

输入电压范围

调制器输入范围可通过CTRL1寄存器中的U/B位编程为双极性（-VREF至+VREF）或单极性（0至VREF）。

系统时钟

器件内置高度稳定的内部振荡器，通过CTRL1寄存器中的LINEF位可选择2.4576MHz或2.048MHz的振荡器频率，分别提供最大60Hz或50Hz的抑制。

参考输入

提供差分输入REFP和REFN，可直接连接外部参考电压。通过CTRL1寄存器中的REFBUF位可控制参考缓冲器的启用或禁用。

校准

器件提供两组校准寄存器，支持自校准、系统零刻度校准和系统满刻度校准。校准操作通过命令字节中的CAL1和CAL0位控制。

数字滤波器

采用SINC4数字滤波器，在数据速率小于30sps时，可对60Hz线路频率提供超过100dB的抑制。使用2.25275MHz的外部时钟可同时实现对50Hz和60Hz的抑制。

GPIOs

提供四个GPIO端口，可通过CTRL2寄存器进行配置，用于驱动多路复用器或多通道开关。

数字可编程增益（MAX11206）

MAX11206支持1至128的数字可编程增益，通过CTRL3寄存器中的DGAIN_位进行配置。在10sps的输出速率下，增益设置为1至64时可提供20位无噪声分辨率。

串行数字接口

与SPI、QSPI和MICROWIRE标准串行接口完全兼容，通过SPI接口可访问九个片上寄存器。

四、应用场景

传感器测量

适用于温度和压力传感器测量，其高分辨率和低功耗特性能够满足传感器对精度和功耗的要求。

便携式仪器

在便携式仪器中，低功耗的优势可延长电池续航时间，同时高分辨率保证了测量的准确性。

电池应用

低功耗设计使得在电池供电的应用中表现出色，减少了电池的消耗。

称重秤

高精度的测量能力使得它在称重秤应用中能够提供准确的重量数据。

五、总结

MAX11206/MAX11207凭借其高分辨率、低功耗、可编程增益和丰富的功能，为电子工程师提供了一个优秀的ADC解决方案。在设计过程中，工程师可以根据具体应用需求，合理配置器件的参数，充分发挥其性能优势。大家在实际应用中，是否遇到过类似ADC在高分辨率和低功耗平衡方面的挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。