MAX1108/MAX1109：单电源、低功耗、2通道、串行8位ADC的卓越之选

在电子设计领域，模拟 - 数字转换器（ADC）是连接现实世界模拟信号与数字系统的关键桥梁。今天，我们聚焦于Maxim推出的两款低功耗、高性能的2通道、串行8位ADC——MAX1108和MAX1109。它们在众多应用场景中展现出独特优势，下面将为大家详细介绍。

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产品概述

MAX1108和MAX1109是低功耗、8位、双通道的ADC，内部集成了跟踪/保持（T/H）电路、电压基准、时钟和串行接口。其中，MAX1108的供电电压范围为+2.7V至+3.6V，功耗仅105µA；MAX1109的供电电压范围为+4.5V至+5.5V，功耗仅130µA。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，还具备电池监测功能。

两款芯片采用10引脚µMAX封装，尺寸仅为8引脚塑料DIP封装的20%，非常适合对空间要求较高的应用。

应用场景广泛

这两款ADC适用于多种应用场景，包括但不限于：

• 便携式数据记录：低功耗特性使其非常适合在便携式设备中长时间工作，有效延长电池续航时间。
• 手持式测量设备：能够快速准确地将模拟信号转换为数字信号，满足测量的高精度要求。
• 医疗仪器：在医疗设备中，对信号的精确采集至关重要，MAX1108/MAX1109的高性能可以保障数据的准确性。
• 系统诊断：可用于监测系统中的各种模拟信号，及时发现潜在问题。
• 太阳能供电远程系统和4 - 20mA供电远程系统：适应不同的供电环境，为远程系统提供可靠的数据采集。
• 接收信号强度指示器：准确测量信号强度，为通信系统提供重要数据。

产品特性亮点

供电与功耗

• 单电源供电：MAX1108支持+2.7V至+3.6V，MAX1109支持+4.5V至+5.5V，满足不同电源需求。
• 低功耗：在+3V和50ksps的条件下，MAX1108功耗仅105µA；进入掉电模式后，功耗可降至0.5µA。

输入配置灵活

• 软件可配置输入：支持单极性或双极性输入，输入电压范围为0至VDD。
• 内部跟踪/保持：确保信号采集的准确性。

基准电压选择多样

• 内部基准：MAX1108为+2.048V，MAX1109为+4.096V。
• 外部基准：输入范围为1V至VDD，提供更多的灵活性。

接口兼容性强

SPI/QSPI/MICROWIRE兼容的串行接口，可直接与相关设备连接，无需外部逻辑。

其他特性

• VDD监测模式：方便用户监测电源状态。
• 小封装：10引脚µMAX封装，节省电路板空间。

电气特性解析

直流精度

• 分辨率：均为8位，能够满足大多数应用的精度要求。
• 相对精度：在不同电压条件下，相对精度表现良好，无丢失码现象。
• 差分非线性：最大为±1 LSB，保证了转换的线性度。
• 偏移误差和增益误差：在规定范围内，确保转换结果的准确性。

动态性能

在10kHz正弦波输入、特定采样率和外部时钟条件下，信号 - 噪声加失真比（SINAD）可达49dB，总谐波失真（THD）低至 - 70dB，无杂散动态范围（SFDR）为68dB，小信号带宽为1.5MHz，全功率带宽为0.8MHz，能够有效处理各种动态信号。

模拟输入

• 输入电压范围：单极性输入时为0至VREF，双极性输入时为±VREF / 2。
• 多路复用器泄漏电流：最大为±1µA，对输入信号的影响较小。
• 输入电容：为18pF，有利于信号的采集。

跟踪/保持特性

• 转换时间：内部时钟模式下最大为35µs，外部时钟模式下根据时钟频率而定。
• 采集时间：在最大时钟频率2MHz时为1µs。
• 孔径延迟：为10ns，孔径抖动小于50ps，保证了信号采集的及时性和准确性。

内部基准

• 输出电压：MAX1108为2.048V，MAX1109为4.096V，具有一定的稳定性。
• 短路电流：分别为150µA和5mA。
• 温度系数：为±50ppm/°C，受温度影响较小。
• 负载调节：为2.5mV，能够适应一定的负载变化。

外部基准

• 输入电压范围：为1.0V至VDD + 0.05V。
• 输入电流：在特定条件下为1至20µA。

电源要求

• 供电电压：MAX1108为2.7V至3.6V，MAX1109为4.5V至5.5V。
• 电源电流：根据不同的基准选择和工作模式有所不同，掉电模式下功耗极低。
• 电源抑制比：在规定范围内，能够有效抑制电源噪声。

数字输入输出

• 数字输入：阈值电压高为3V，低为0.8V，具有一定的抗干扰能力。
• 数字输出：输出高电压为VDD - 0.5V，低电压为0.4V或0.8V，三态泄漏电流小，输出电容为15pF。

时序特性

包括采集时间、建立时间、保持时间等，确保数据的准确传输和转换。

工作模式与转换过程

工作模式

MAX1108/MAX1109支持单端或伪差分操作，有单极性或双极性配置。通过串行接口的输入控制字节进行编程，可选择不同的输入配置和转换模式。

转换过程

• 启动转换：通过将控制字节时钟输入到DIN引脚启动转换。在CS为低电平时，SCLK的上升沿将控制字节的位依次输入到内部移位寄存器。
• 时钟模式：可选择外部串行时钟或内部时钟进行逐次逼近转换。
  • 外部时钟模式：时钟频率需在50kHz至500kHz之间，转换过程由外部时钟驱动。
  • 内部时钟模式：减轻了微处理器的负担，转换结果可在处理器方便时以最高2MHz的时钟速率读取。

数据帧格式

转换的起始位由第一个逻辑高电平时钟输入到DIN引脚定义，采集和转换过程根据时钟模式和控制字节的设置进行。

应用信息

电池监测模式

通过设置控制字节中的SEL2 = SEL1 = SEL0 = 0，可采样和转换内部生成的电源中点电压VDD / 2，从而监测电池状态。计算公式为 (VDD = CODE cdot VREF / 128) 。

上电配置

上电时，芯片的基准电源处于掉电状态，需要通过设置CS为低电平并写入控制字节进行配置。使用外部基准时，20µs内可启动转换；使用内部基准时，需等待12ms使基准稳定。

掉电模式

为节省功耗，可在转换之间将转换器置于低电流掉电模式。通过编程控制字节中的REFSHDN和SHDN位，可实现不同的掉电模式。

电压基准

可选择内部基准或外部基准。使用外部基准时，需将控制字节的相应位设置为0，并将外部基准直接连接到REF引脚；使用内部基准时，需将相应位设置为1，并在REF引脚与地之间连接1µF电容。

传输函数

单极性操作时输出编码为直接二进制，双极性操作时为二进制补码。代码转换在整数LSB值处发生，确保转换结果的准确性。

布局、接地和旁路建议

为获得最佳性能，建议使用印刷电路板，避免使用绕线板。电路板布局应确保数字和模拟信号线分开，避免模拟和数字线（特别是时钟线）平行或数字线在ADC封装下方走线。建立单点模拟接地（星型接地点），将所有模拟地连接到该点，避免数字系统地连接到该点。在VDD引脚附近使用0.1µF和1µF电容对电源进行旁路，以减少电源噪声对ADC的影响。

MAX1108和MAX1109凭借其低功耗、高性能、灵活的配置和广泛的应用场景，为电子工程师提供了一个优秀的ADC解决方案。在实际设计中，我们需要根据具体需求合理选择芯片和配置参数，同时注意布局、接地和旁路等问题，以确保系统的稳定性和可靠性。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。