探索MAX1246/MAX1247：高性能低功耗4通道12位串行ADC

在电子设计的领域中，模拟到数字的转换是一个至关重要的环节。今天，我们就来深入了解一下MAXIM公司推出的两款优秀产品——MAX1246和MAX1247，这两款12位数据采集系统在性能和功耗方面都有着出色的表现。

文件下载：MAX1246AEPE+.pdf

一、产品概述

MAX1246和MAX1247将4通道多路复用器、高带宽跟踪/保持电路和串行接口集于一身，具备高转换速度和低功耗的特点。MAX1246采用+2.7V至+3.6V单电源供电，而MAX1247则可在+2.7V至+5.25V的单电源下工作。它们的模拟输入可通过软件配置，支持单极性/双极性以及单端/差分操作。

这两款器件的4线串行接口能够直接与SPI™/QSPI™和MICROWIRE™设备连接，无需外部逻辑。此外，串行选通输出还允许直接连接到TMS320系列数字信号处理器。它们既可以使用内部时钟，也能采用外部串行接口时钟来进行逐次逼近式的模数转换。

二、产品特性

（一）输入通道

提供4通道单端或2通道差分输入，满足不同的应用需求。

（二）电源与参考

• 电源范围：MAX1246为+2.7V至+3.6V，MAX1247为+2.7V至+5.25V。
• 参考电压：MAX1246具有内部2.5V参考电压，而MAX1247则需要外部参考。两者都配备了参考缓冲放大器，电压调节范围为±1.5%。

（三）低功耗设计

在不同的采样速率下，功耗表现优异。例如，在133ksps、3V电源时，电流仅为1.2mA；在1ksps、3V电源时，降至54µA；处于掉电模式时，更是低至1µA。

（四）接口兼容性

与SPI/QSPI/MICROWIRE/TMS320兼容的4线串行接口，方便与各种设备进行连接。

（五）输入模式配置

软件可配置单极性或双极性输入，增加了使用的灵活性。

（六）封装形式

采用16引脚QSOP封装，占用的电路板面积与8引脚SO封装相同，节省空间。

三、电气特性

（一）直流精度

分辨率为12位，不同型号的相对精度有所差异，如MAX124_A的积分非线性（INL）为±0.5 LSB，MAX124_B为±1.0 LSB，MAX1247C为±2.0 LSB。且无丢失码，微分非线性（DNL）在±0.8至±1 LSB之间。

（二）动态特性

在10kHz正弦波输入、0V至2.500Vp-p、133ksps、2.0MHz外部时钟、双极性输入模式下，信号与噪声加失真比（SINAD）可达70 - 73dB，总谐波失真（THD）低至 - 80dB至 - 88dB，无杂散动态范围（SFDR）为80 - 90dB。通道间串扰在65kHz、2.500VP-P时为 - 85dB，小信号带宽为2.25MHz，全功率带宽为1.0MHz。

（三）转换速率

转换时间取决于时钟模式和条件，在不同情况下有所不同。例如，内部时钟、SHDN = FLOAT时为5.5 - 7.5µs，内部时钟、SHDN = VDD时为35 - 65µs。跟踪/保持采集时间为1.5µs，孔径延迟为30ns，孔径抖动小于50ps。

（四）输入与参考

• 模拟输入：输入电压范围可根据单端/差分以及单极性/双极性模式进行配置。单端单极性时为0至VREF，双极性时为±VREF / 2。
• 内部参考（仅MAX1246）：VREF输出电压在2.480至2.520V之间，短路电流为30mA，温度系数在不同型号中有不同的范围。外部参考也有相应的输入电压范围、电流和电阻等参数。

四、工作原理

（一）伪差分输入

在单端模式下，IN+内部连接到CH0 - CH3，IN - 连接到COM；在差分模式下，IN+和IN - 从CH0/CH1和CH2/CH3两对中选择。输入多路复用器在采集和转换阶段进行切换，通过电容DAC的调整来实现模拟信号到数字信号的转换。

（二）跟踪/保持

跟踪/保持电路在控制字的特定位时钟输入后进入跟踪和保持模式。采集时间与输入信号的源阻抗有关，计算公式为 (t{ACQ}=9 timesleft(RS{S}+R{IN}right) × 16 pF)（ (R{IN}=9 k Omega) ），且不小于1.5µs。

（三）输入带宽

输入跟踪电路具有2.25MHz的小信号带宽，可通过欠采样技术对高速瞬态事件和高频信号进行数字化处理，但建议使用抗混叠滤波以避免高频信号混叠。

（四）模拟输入保护

内部保护二极管可防止通道输入引脚在AGND - 0.3V至VDD + 0.3V范围内损坏，但在接近满量程转换时，输入电压不应超过VDD 50mV或低于AGND 50mV。

五、使用方法

（一）启动转换

通过将控制字节时钟输入到DIN来启动转换。在CS为低电平时，SCLK的每个上升沿将DIN的一位时钟输入到内部移位寄存器。控制字节的格式包含通道选择、单极性/双极性模式、时钟和掉电模式等信息。

（二）简单软件接口

确保CPU的串行接口运行在主模式下，选择100kHz至2MHz的时钟频率。按照特定的步骤进行操作，包括设置控制字节、拉低CS、传输和接收字节等，最终完成转换并获得结果。

（三）时钟模式

• 外部时钟模式：外部时钟不仅用于数据的移位，还驱动模数转换步骤。SSTRB在控制字节的最后一位后脉冲高电平一个时钟周期，转换结果在后续的12个SCLK下降沿输出。
• 内部时钟模式：MAX1246/MAX1247内部生成转换时钟，SSTRB在转换开始时变低，完成时变高。转换完成后，可通过SCLK将数据从内部寄存器中时钟输出。

六、应用领域

MAX1246/MAX1247适用于多种应用场景，如便携式数据记录、医疗仪器、笔式数字化仪、数据采集、电池供电仪器和过程控制等。

在实际设计中，你认为应该如何根据具体应用选择合适的时钟模式呢？又如何优化输入信号的源阻抗以提高ADC的性能呢？欢迎大家在评论区分享自己的经验和见解。希望本文能为电子工程师们在使用MAX1246/MAX1247时提供有价值的参考。