MAX1169：高性能16位串行ADC的卓越之选

在电子工程师的日常工作中，模拟 - 数字转换器（ADC）是至关重要的组件，它能将模拟信号转换为数字信号，为后续的数字处理提供基础。今天，我们就来深入了解一款性能出色的ADC——MAX1169。

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一、产品概述

MAX1169是一款低功耗、16位逐次逼近型ADC。它具备自动掉电功能、片上4MHz时钟、+4.096V内部参考电压，以及兼容I²C的2线串行接口，支持快速和高速模式。该器件采用单电源供电，在58.6ksps的最大转换速率下功耗仅为5mW。AutoShutdown™功能可在转换之间使器件掉电，在1ksps的吞吐量速率下，电源电流可降至小于50µA。此外，它还支持独立的数字电源电压，能直接与+2.7V至+5.5V的数字逻辑接口。

二、关键特性

（一）高速I²C接口

MAX1169的I²C接口支持400kHz的快速模式和1.7MHz的高速模式，能够实现高效的数据传输，满足不同应用场景的需求。

（二）宽电源电压范围

模拟电源电压范围为+4.75V至+5.25V，数字电源电压范围为+2.7V至+5.5V，这种宽电压范围设计使得它能与多种电源系统兼容，提高了其在不同应用中的适应性。

（三）内部参考电压

内部集成了+4.096V的参考电压，同时也支持1V至VAVDD的外部参考电压输入，为用户提供了灵活的参考电压选择。

（四）低功耗设计

在不同的转换速率下，MAX1169都能保持较低的功耗。例如，在58.6ksps时功耗为5.0mW，在1ksps时功耗仅为0.23mW，在关机模式下功耗更是低至3µW，非常适合电池供电的应用场景。

（五）小封装设计

采用14引脚TSSOP封装，体积小巧，节省电路板空间，方便进行高密度的电路设计。

三、电气特性

（一）直流精度

• 分辨率：16位，能够提供较高的测量精度。
• 相对精度：MAX1169B的相对精度为±2 LSB，确保了测量结果的准确性。
• 差分非线性：在无漏码的情况下，DNL为0.7 - 1.7 LSB，保证了转换过程的线性度。

  （二）动态性能

• 信噪失真比（SINAD）：可达86 - 90 dB，能有效抑制噪声和失真，提高信号质量。
• 总谐波失真（THD）：高达-102至-90 dB，减少了谐波对信号的影响。
• 无杂散动态范围（SFDR）：达到92 - 105 dB，保证了信号的纯净度。

  （三）转换速率

  在高速模式下，转换时间为5.8 - 6µs，吞吐量速率可达58.6ksps，能够满足高速数据采集的需求。

四、引脚说明

PIN	NAME	FUNCTION
1	DGND	数字地
2	SCL	时钟输入
3	SDA	数据输入/输出
4	ADD2	地址选择输入2
5	ADD1	地址选择输入1
6	ADD0	地址选择输入0
7	DVDD	数字电源输入，需通过0.1μF电容旁路到DGND
8	AVDD	模拟电源输入，需通过0.1μF电容旁路到AGND
9	AGND	模拟地
10	AIN	模拟输入
11	AGNDS	模拟信号地，模拟输入的负参考，连接到AGND
12	REFADJ	内部参考输出和参考缓冲输入，需通过0.1μF电容旁路到AGND。连接REFADJ到AVDD可禁用内部带隙参考和参考缓冲放大器
13	REF	参考缓冲输出和外部参考输入，使用内部参考时需通过10μF电容旁路到AGND
14	ADD3	地址选择输入3

五、工作原理

（一）转换过程

MAX1169采用逐次逼近型转换（SAR）技术和片上跟踪保持（T/H）电路，将模拟信号转换为串行16位数字输出。在转换前，T/H电路会对模拟输入信号进行采样和保持，然后通过SAR算法进行逐次逼近，最终得到数字输出。

（二）时钟与数据传输

内部4MHz振荡器驱动SAR转换时钟，在转换过程中，SCL会被拉低（时钟拉伸）。转换完成后，主设备可以在高达1.7MHz的时钟速率下读取转换结果。数据通过I²C接口进行传输，每个SCL时钟周期传输一位数据，9个时钟周期完成一次数据传输。

六、应用场景

（一）手持便携式应用

由于其低功耗和小封装的特点，MAX1169非常适合用于手持设备，如智能手机、平板电脑等，能够延长电池续航时间。

（二）医疗仪器

在医疗设备中，对测量精度和可靠性要求较高，MAX1169的高精度和低噪声特性使其成为医疗仪器的理想选择，如血糖仪、血压计等。

（三）电池供电测试设备

对于电池供电的测试设备，低功耗是关键因素。MAX1169的低功耗设计能够满足这类设备的需求，同时其高速转换能力也能保证测试的效率。

（四）太阳能供电远程系统

在太阳能供电的远程系统中，需要对环境参数进行实时监测。MAX1169的低功耗和宽电源电压范围使其能够适应太阳能供电的不稳定特性，确保系统的稳定运行。

七、设计要点

（一）电源设计

为了保持低噪声环境，MAX1169提供了独立的模拟和数字电源输入。模拟电路需要+5V电源，在高达58.6ksps的采样速率下仅消耗900μA电流。数字电源电压范围为+2.7V至+5.5V，以确保与低电压ASIC兼容。在设计电源时，要注意对电源进行滤波和旁路，减少电源噪声对ADC性能的影响。

（二）模拟输入设计

• 输入阻抗：模拟输入源阻抗应尽量小，以确保T/H电容能够在规定时间内充电。对于fSCL = 400kHz，RSOURCE应小于11.3kΩ；对于fSCL = 1.7MHz，RSOURCE应小于2kΩ。
• 带宽：MAX1169具有4MHz的小信号带宽，可用于数字化高速瞬态事件。为了避免高频信号混叠，需要使用抗混叠滤波器。
• 保护：内部ESD保护二极管可将AIN、REF和REFADJ钳位到AVDD和AGNDS/AGND，允许模拟输入在(VAGND - 0.3V)至(VAVDD + 0.3V)范围内摆动，但为了保证转换精度，输入不应超过其轨电压50mV。

  （三）数字接口设计

• 上拉电阻：SDA和SCL需要上拉电阻（500Ω或更大），以确保信号的正常传输。
• 保护电阻：可选的24Ω串联电阻可保护设备输入免受总线上的高压尖峰影响，同时减少串扰和信号下冲。
• 通信协议：遵循I²C通信协议，注意START、STOP条件和确认位的使用，确保数据传输的准确性。

八、总结

MAX1169作为一款高性能的16位串行ADC，具有低功耗、高速、高精度等优点，适用于多种应用场景。在设计过程中，需要注意电源、模拟输入和数字接口等方面的设计要点，以充分发挥其性能优势。你在使用MAX1169或其他类似ADC时，遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。