深入解析MAX155/MAX156 8/4通道ADC：性能、应用与设计要点

在电子设备设计中，模拟 - 数字转换器（ADC）是数据采集系统的核心组件之一。今天我们来深入探讨一款高速、8位、多通道的ADC——MAX155/MAX156。它具备同时采样保持（T/H）功能和内部参考，为工程师们提供了强大的信号转换能力。

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一、产品概述

1. 基本特性

MAX155/MAX156是高速8位多通道ADC，具有同时采样保持（T/H）功能，可消除输入通道采样之间的时序差异。其中，MAX155有8个模拟输入通道，MAX156有4个模拟输入通道，每个通道都有独立的T/H，且所有T/H能同时采样。ADC转换一个通道仅需3.6µs，并将结果存储在内部的8x8 RAM中。此外，它还具备2.5V内部参考和掉电功能，构成了完整的采样数据采集系统。

2. 供电与转换类型

当使用单+5V电源时，MAX155/MAX156可进行单极性或双极性、单端或差分转换。对于需要更宽动态范围或围绕地进行双极性转换的应用，可将(V_{SS})电源引脚连接到 -5V。

3. 封装形式

MAX155采用28引脚PDIP和宽SO封装，MAX156采用24引脚窄PDIP和28引脚宽SO封装。

二、产品特性

1. 采样与转换

• 同时采样：8个同时采样的T/H输入，确保各通道采样的同步性。
• 快速转换：每个通道的转换时间仅为3.6µs，满足高速数据采集需求。

2. 输入范围与配置

• 输入范围灵活：支持单极性或双极性输入范围，可适应不同的信号类型。
• 输入配置多样：支持单端或差分输入，还可实现混合输入配置。

3. 内部参考与供电

• 内部参考：具备2.5V内部参考，为转换提供稳定的基准。
• 供电灵活：可采用单+5V或双±5V电源供电。

三、应用领域

MAX155/MAX156适用于多种应用场景，如相敏数据采集、振动和波形分析、DSP模拟输入、交流功率计以及便携式数据记录器等。其高速采样和灵活的输入配置使其能够满足不同应用对数据采集的要求。

四、电气特性

1. 精度与线性度

• 分辨率：8位分辨率，保证了一定的转换精度。
• 线性误差：积分线性误差在±½ LSB（MAX15_A）到±1 LSB（MAX15_B）之间，确保转换结果的准确性。
• 无失码：保证分辨率和单调性，避免转换过程中出现数据丢失。

2. 动态性能

• 信噪失真比（SINAD）：在特定条件下，MAX15_A可达48dB，MAX15_B可达47dB，反映了信号转换的质量。
• 总谐波失真（THD）：为 -60dB，减少了谐波对信号的影响。
• 无杂散动态范围（SFDR）：为 -62dB，保证了信号的纯净度。

3. 输入与参考

• 模拟输入：支持不同的输入范围，包括单极性单端、单极性差分、双极性单端和双极性差分等。
• 参考输入：REFIN范围为2.375 - 2.625V，确保参考电压的稳定性。

4. 逻辑输入与输出

• 逻辑输入：规定了各引脚的输入电压和电流范围，确保信号的正确传输。
• 逻辑输出：输出电压和电流满足一定的要求，保证数据的可靠输出。

5. 转换时间与功耗

• 转换时间：在fCLK = 5MHz时，单通道转换时间为3.6 - 3.8µs。
• 功耗：不同供电情况下，正、负电源电流有相应的规定，且具备掉电功能，可降低功耗。

五、时序特性

详细规定了各控制信号之间的时序关系，如CS到WR、CS到RD的建立和保持时间，WR和RD的脉冲宽度等。这些时序要求对于确保ADC的正常工作至关重要，工程师在设计电路时需要严格遵循。

六、引脚配置与功能

1. 引脚分布

MAX155和MAX156的引脚分布不同，但都包含模拟输入引脚（AIN）、控制引脚（CS、RD、WR等）、数据输出引脚（D0 - D7）以及参考输入输出引脚（REFIN、REFOUT）等。

2. 引脚功能

• 模拟输入引脚：用于采集模拟信号。
• 控制引脚：控制ADC的转换和数据读取操作。
• 数据输出引脚：输出转换后的数字数据。
• 参考引脚：提供参考电压，确保转换的准确性。

七、详细操作说明

1. ADC操作

当启动转换时，所有AIN输入同时采样，无论是否选择该通道进行转换。可进行单通道或多通道转换，转换结果存储在内部RAM中。

2. 复用器和A/D配置

• I/O模式：通过配置寄存器设置通道选择、单/多通道转换、单极性/双极性输入以及单端/差分输入等功能。配置寄存器在WR上升沿更新，下降沿启动采样。
• 硬接线模式：通过MODE和VSS引脚的硬接线指定转换类型，无需使用配置寄存器，操作相对简单。

3. 接口时序

• 多通道转换时序：在I/O模式下，通过一系列WR脉冲加载配置数据，启动转换后，BUSY信号指示转换状态，转换结果存储在RAM中，可通过RD脉冲读取。
• 单通道转换时序：与多通道类似，但只需一个RD脉冲读取所选通道的转换结果。

八、模拟考虑因素

1. 内部参考

内部2.5V参考（REFOUT）需通过4.7µF电解电容和0.1µF陶瓷电容旁路到AGND，以确保稳定性。

2. 外部参考

使用外部参考时，REFOUT需旁路或禁用，以防止振荡和产生噪声。若将REFOUT连接到(V_{DD})，可禁用内部参考，但会增加约250µA的掉电电流。

3. 掉电模式

将配置寄存器中的PD位置为1，可使MAX155/MAX156进入掉电状态。在此状态下，可更新寄存器内容，但不能读取RAM数据和启动转换。返回正常操作时，若使用内部参考，可能需要5ms时间让参考电容充电；若使用外部参考，可在50µs内启动转换。

4. 旁路电容

VDD需通过47µF电解电容和0.1µF陶瓷电容旁路到AGND，若有负输入信号，VSS也需进行旁路。内部参考和外部参考输入都需要适当的旁路电容。

5. 采样保持放大器

T/H放大器具有高输入阻抗，通常无需输入缓冲。为获得最佳效果，模拟输入不应超过电源轨（VDD、VSS）50mV。采样时间与输入信号源阻抗有关，可通过公式(t{ACQ}=8(R{S}+R_{IN}) ×4 pF)（但不小于800ns）计算。

九、应用信息

1. 9位A/D转换

在I/O模式下，通过两次相反极性的单极性差分转换可实现9位分辨率。但这种方法会牺牲部分采样特性，若只需两个9位通道，可连接两个反向极性的差分通道以保留同时采样的优势。

2. 典型I/O模式应用

以一个具体的多路复用器配置为例，介绍了I/O模式下A/D转换的步骤：

• 配置复用器：根据所选通道配置，将数据加载到配置寄存器中。
• 采样与转换：通过WR脉冲采样所有选定通道，并更新配置寄存器。
• 数据读取：使用RD脉冲从RAM中读取数据。
• 重复转换：可重复上述步骤进行新的转换周期。

十、订购信息与封装信息

1. 订购信息

提供了不同温度范围、封装形式和误差等级的产品型号，工程师可根据具体需求选择合适的产品。

2. 封装信息

介绍了24引脚PDIP、28引脚PDIP和28引脚宽SO等封装的相关信息，包括封装代码、外形编号和焊盘图案编号等。

总之，MAX155/MAX156是一款功能强大、性能优越的ADC，在数据采集领域具有广泛的应用前景。工程师在设计时，需充分了解其特性和操作要求，合理选择配置，以实现最佳的系统性能。你在使用这类ADC时，是否遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。