MAX11644/MAX11645：低功耗12位ADC的卓越之选

在电子设计领域，模拟到数字的转换是一个关键环节，而ADC（模拟 - 数字转换器）的性能直接影响着整个系统的精度和效率。今天，我们就来深入了解一下Maxim公司推出的MAX11644/MAX11645这两款低功耗、1 - /2通道、I²C接口的12位ADC。

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产品概述

MAX11644/MAX11645是两款功能强大的ADC，具有内部跟踪/保持（T/H）、电压基准、时钟和I²C兼容的2线串行接口。它们采用超小的1.9mm x 2.2mm WLP封装和8引脚μMAX®封装，能够在 - 40°C至 + 85°C的扩展温度范围内稳定工作。

电源与基准

这两款ADC分别适用于不同的电源电压范围，MAX11645的电源电压为2.7V至3.6V，而MAX11644则为4.5V至5.5V。同时，它们还具备内部基准电压，MAX11645的内部基准为2.048V，MAX11644为4.096V，并且也支持1V至VDD的外部基准电压。

输入模式

MAX11644/MAX11645可以测量两个单端输入或一个差分输入，其全差分模拟输入可通过软件配置为单极性或双极性、单端或差分操作。

产品特性

封装与接口

• 超小封装：1.9mm x 2.2mm的晶圆级封装，非常适合对空间要求较高的应用。
• 高速I²C接口：支持400kHz快速模式和1.7MHz高速模式，能够满足不同的数据传输需求。

电源与功耗

• 单电源供电：简化了电路设计，降低了成本。
• 低功耗：在不同的采样率下，功耗表现优秀。例如，在94.4ksps采样率下，电流仅为670μA；在1ksps采样率下，电流低至6μA；在掉电模式下，电流仅为0.5μA。

其他特性

• 内部FIFO与通道扫描模式：方便进行多通道数据采集。
• 软件可配置单极性/双极性：根据实际需求灵活调整输入模式。

电气特性

直流精度

分辨率为12位，相对精度（INL）为±1 LSB，差分非线性（DNL）保证无丢码，偏移误差为±4 LSB，偏移误差温度系数为0.3 ppm/°C，增益误差为±4 LSB，增益温度系数为0.3 ppm/°C，通道间偏移匹配为±0.1 LSB，通道间增益匹配为±0.1 LSB。

动态性能

在输入正弦波频率为10kHz、输入峰 - 峰值为VREF、采样率为94.4ksps的条件下，信噪失真比（SINAD）为70 dB，总谐波失真（THD）为 - 78 dB，无杂散动态范围（SFDR）为78 dB，满功率带宽为3 MHz，全线性带宽为5 MHz。

转换速率

内部时钟模式下，转换时间为7.5μs（外部时钟为10.6μs），吞吐量率可达94.4 ksps（外部时钟）。跟踪/保持采集时间为800 ns，内部时钟频率为2.8 MHz，外部时钟快速模式下孔径延迟为60 ns，高速模式下为30 ns。

典型应用

手持便携式应用

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

医疗仪器

在医疗设备中，对ADC的精度和可靠性要求较高，MAX11644/MAX11645能够满足这些需求，确保医疗数据的准确采集。

电池供电测试设备

低功耗特性使得它在电池供电的测试设备中表现出色，减少了对电池的消耗。

太阳能供电远程系统

可以在太阳能供电的远程系统中稳定工作，实现对各种参数的准确测量。

接收信号强度指示器

用于测量接收信号的强度，为通信系统提供准确的数据。

系统监控与电源供应监测

对系统的各种参数进行实时监测，确保系统的稳定运行。

详细工作原理

模拟输入与跟踪/保持

MAX11644/MAX11645的模拟输入架构包含模拟输入多路复用器、全差分跟踪 - 保持电容、T/H开关、比较器和全差分开关电容数模转换器（DAC）。在单端模式下，模拟输入多路复用器将跟踪 - 保持电容连接到所选的模拟输入和地之间；在差分模式下，连接到所选的正、负模拟输入之间。

2线数字接口

该接口由串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）组成，支持高达1.7MHz的数据传输速率。SDA和SCL必须上拉，通常使用750Ω或更大的上拉电阻，同时可以使用串联电阻来保护输入架构，减少总线信号的串扰和下冲。

时钟模式

• 内部时钟模式：使用内部振荡器作为转换时钟，在有效地址的第八个上升沿开始跟踪模拟输入，第九个时钟的下降沿采集模拟信号并开始转换。转换过程中，SCL被拉低（时钟拉伸），转换完成后，结果存储在内部存储器中。
• 外部时钟模式：使用SCL作为转换时钟，在有效从地址字节的第九个上升沿开始跟踪模拟输入，两个SCL时钟周期后采集模拟信号并开始转换。转换后的数据在四个空高比特后即可获得。

扫描模式

通过配置字节的SCAN0和SCAN1设置扫描模式，扫描结果按转换顺序写入存储器，读取时也按此顺序进行。

设计注意事项

布局与接地

建议使用PCB，避免使用线绕配置。要确保模拟和数字走线的适当分离，不将模拟和数字线平行布置，不在ADC封装下方布置数字信号路径。使用单独的模拟和数字PCB接地部分，通过一个星型点连接两个接地系统。

电源旁路

为了减少电源中的高频噪声对ADC快速比较器的影响，需要在VDD和星型地之间使用0.1μF和4.7μF的并联电容网络进行旁路，并且尽量减小电容的引线长度。如果电源噪声非常大，可以在电源中串联一个5Ω的衰减电阻。

总结

MAX11644/MAX11645凭借其低功耗、小封装、高性能等特点，在众多应用领域中具有很大的优势。电子工程师在设计相关系统时，可以根据实际需求合理选择这两款ADC，以实现系统的高效、稳定运行。你在使用类似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。