MAX1202/MAX1203：5V、8通道、串行12位ADC的详细解析

在电子设计领域，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，以满足数字系统的处理需求。MAX1202/MAX1203作为两款12位数据采集系统，在混合+5V（模拟）和+3V（数字）电源电压的应用中表现出色。下面我们就来深入了解一下这两款ADC。

文件下载：MAX1203.pdf

一、器件概述

MAX1202/MAX1203专为混合电源电压应用而设计，可使用单+5V模拟电源或双±5V模拟电源。它集成了8通道多路复用器、高带宽跟踪/保持电路以及串行接口，具备高转换速度和低功耗的特点。其4线串行接口可直接连接SPI/MICROWIRE®设备，无需外部逻辑，串行选通输出还能直接连接TMS320系列数字信号处理器。

二、关键特性

1. 输入通道

支持8通道单端或4通道差分输入，为不同的应用场景提供了灵活的选择。

2. 电源供应

可工作于单+5V或双±5V电源，适应多种电源环境。

3. 输出逻辑电平

用户可调节输出逻辑电平，范围为2.7V至5.25V，方便与不同的数字电路接口。

4. 低功耗

工作模式下电流为1.5mA，掉电模式下仅为2μA，有效降低了系统功耗。

5. 采样率

内部跟踪/保持电路支持133kHz的采样率，能满足大多数应用的需求。

6. 参考电压

MAX1202具有内部4.096V参考电压，而MAX1203则需要外部参考电压。

7. 接口兼容性

SPI/MICROWIRE/TMS320兼容的4线串行接口，便于与各种微处理器和数字信号处理器连接。

8. 输入模式

软件可配置单极性/双极性输入，增加了使用的灵活性。

9. 封装形式

提供20引脚的SSOP和PDIP封装，适用于不同的电路板布局。

三、电气特性

1. 直流精度

分辨率为12位，相对精度方面，MAX1202A/MAX1203A为±0.5 LSB，MAX1202B/MAX1203B为±1.0 LSB。差分非线性无丢失码，偏移误差为±3.0 LSB。

2. 动态特性

信号 - 噪声加失真比（SINAD）为70 dB，总谐波失真（THD）为 - 80 dB，无杂散动态范围（SFDR）为80 dB，通道间串扰为 - 85 dB，小信号带宽为4.5 MHz，全功率带宽为800 kHz。

3. 转换时间

内部时钟模式下，转换时间为5.5 - 10 μs；外部时钟2MHz、12个时钟/转换周期时，转换时间为6 μs。

4. 跟踪/保持时间

跟踪/保持采集时间为1.5 μs，孔径延迟为10 ns，孔径抖动小于50 ps。

四、工作原理

1. 伪差分输入

在单端模式下，IN+内部连接到CH0 - CH7，IN - 连接到GND；在差分模式下，IN+和IN - 从CH0/CH1、CH2/CH3、CH4/CH5、CH6/CH7中选择。在差分模式下，仅对IN+的信号进行采样，IN - 必须相对于GND保持稳定。

2. 跟踪/保持

跟踪/保持电路在控制字的第5位移入后的下降沿进入跟踪模式，第8位移入后的下降沿进入保持模式。跟踪/保持获取输入信号的时间取决于输入电容的充电速度，当输入信号源阻抗较高时，获取时间会增加。

3. 转换过程

转换间隔从输入多路复用器将(C_{HOLD})从正输入（IN+）切换到负输入（IN - ）开始，电容DAC在转换周期的剩余时间内进行调整，以将比较器输入节点ZERO恢复到0V，从而形成模拟输入信号的数字表示。

五、使用方法

1. 启动转换

将控制字节时钟输入到DIN即可启动转换。控制字节的格式包含启动位、通道选择位、单极性/双极性选择位、单端/差分选择位以及时钟和掉电模式选择位。

2. 简单软件接口

确保CPU的串行接口工作在主模式，选择100kHz至2MHz的时钟频率。按照特定的步骤设置控制字节、拉低CS、传输数据并接收转换结果。

3. 时钟模式

可选择内部时钟模式或外部时钟模式。外部时钟模式下，外部时钟不仅用于数据移位，还驱动A/D转换步骤；内部时钟模式下，MAX1202/MAX1203生成自己的转换时钟，方便处理器在方便的时候读取转换结果。

六、电源管理

1. 上电复位

上电时，若SHDN未被拉低，内部上电复位电路会使MAX1202/MAX1203在内部时钟模式下激活，SSTRB为高电平。上电后，内部复位时间为100μs，此期间不应进行转换。

2. 参考缓冲器补偿

SHDN引脚可选择内部或外部补偿。外部补偿使用4.7μF电容，可确保稳定性和2MHz的全时钟速度，但会增加上电时间；内部补偿无需外部电容，上电时间最短，但外部时钟在转换期间必须限制在400kHz。

3. 掉电模式

可选择全掉电模式或快速掉电模式，通过DIN控制字节的第1位和第0位进行选择。SHDN引脚可完全关闭转换器，且优先级高于控制字节的设置。在掉电模式下，串行接口仍可工作，但ADC不进行转换。

七、参考电压

1. 内部参考

MAX1202的内部参考电压为4.096V，全量程范围在单极性输入时为4.096V，双极性输入时为±2.048V，可通过特定电路进行±1.5%的调整。

2. 外部参考

外部参考可连接到REF或REFADJ引脚。使用REFADJ输入可避免外部参考的缓冲，连接外部参考到REF时，需将REFADJ连接到VDD以禁用内部缓冲。

八、布局、接地和旁路

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相互分离，避免模拟和数字（特别是时钟）线相互平行或数字线位于ADC封装下方。建立单点模拟接地，将所有其他模拟接地连接到该点，使用0.1μF和4.7μF旁路电容对电源进行旁路，以减少电源噪声的影响。

九、应用示例

以TMS320CL3x与MAX1202/MAX1203的接口为例，详细说明了如何配置TMS320、启动转换以及读取转换结果的步骤。

MAX1202/MAX1203以其丰富的特性、灵活的工作模式和低功耗设计，为电子工程师在数据采集、高精度过程控制、电池供电仪器等应用中提供了可靠的解决方案。在实际设计中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择电源模式、参考电压和时钟模式，同时注意电路板的布局和接地，以确保ADC的性能得到充分发挥。大家在使用过程中是否遇到过一些特殊的问题呢？欢迎在评论区分享交流。