探索MAX1261/MAX1263：高性能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至关重要的环节。今天，我们将深入探讨MAXIM公司的两款低功耗、12位模拟 - 数字转换器（ADCs）——MAX1261和MAX1263，了解它们的特性、应用以及在实际设计中的注意事项。

文件下载：MAX1261AEEI+T.pdf

产品概述

MAX1261/MAX1263具有逐次逼近型ADC、自动掉电、快速唤醒（2µs）、片上时钟、+2.5V内部参考以及高速字节并行接口等特性。它们采用单+3V模拟电源供电，VLOGIC引脚允许其直接与+1.8V至+5.5V的数字电源接口。在250ksps的最大采样率下，功耗仅为5.7mW（VDD = VLOGIC）。

这两款器件提供软件可配置的模拟输入，支持单极性/双极性以及单端/伪差分操作。MAX1261在单端模式下有8个输入通道，而MAX1263有4个输入通道；在伪差分模式下，分别为4个和2个输入通道。

产品特性

高精度与高性能

• 12位分辨率：提供±0.5 LSB的线性度，确保了高精度的转换。
• 动态性能出色：在50kHz输入信号、250ksps采样率和双极性输入模式下，信号 - 噪声加失真比（SINAD）可达70dB，总谐波失真（THD）低至 - 78dB，无杂散动态范围（SFDR）为80dB。

低功耗设计

• 多种功耗模式：具有软件可选的掉电模式，在转换之间可将器件关闭，在降低采样率时，可将电源电流降至10µA以下。
• 不同采样率下的低功耗表现：250ksps时电流为1.9mA，100ksps时为1.0mA，10ksps时为400µA，掉电模式下仅为2µA。

灵活的接口与配置

• 逻辑电平可调：用户可调节逻辑电平（+1.8V至+3.6V），方便与不同的数字电路接口。
• 软件可配置的输入多路复用器：可根据需求选择单端或伪差分输入模式，以及单极性或双极性输入。
• 字节并行接口：采用（8 + 4）并行接口，便于与标准微处理器连接。

小尺寸封装

MAX1261采用28引脚QSOP封装，MAX1263采用24引脚QSOP封装，适合对空间要求较高的应用。

工作原理

转换技术

MAX1261/MAX1263采用逐次逼近（SAR）转换技术和输入跟踪/保持（T/H）阶段，将模拟输入信号转换为12位数字输出。其并行（8 + 4）输出格式为与标准微处理器接口提供了便利。

单端和伪差分操作

在单端模式下，IN+内部切换到相应的输入通道，IN - 切换到COM；在伪差分模式下，IN+和IN - 从模拟输入对中选择，并内部切换到模拟输入。转换过程中，T/H开关在采集间隔结束时打开，保持电容上的电荷作为输入信号的样本，然后电容式数模转换器（DAC）在转换周期的剩余时间内进行调整，以恢复比较器正输入的节点0电压至0V。

时钟模式

• 内部时钟模式：通过设置控制字节的D7位为1，D6位为0来选择。此时CLK引脚需连接到VDD或GND，以防止引脚浮空，转换时间为3.6µs。
• 外部时钟模式：将控制字节的D6和D7位设置为1。推荐使用100kHz至4.8MHz的时钟频率，占空比为30%至70%。

启动转换

通过写入控制字节来启动转换，该字节选择多路复用器通道并配置器件为单极性或双极性操作。控制字节中的ACQMOD位提供内部和外部两种采集模式。转换周期在内部或外部时钟及采集模式下均持续13个时钟周期。

读取转换结果

当转换完成且输出数据准备好时，INT信号变为低电平。通过设置CS和RD为低电平来读取输出数据，HBEN位用于选择读取高4位或低8位。

应用领域

• 工业控制系统：可用于精确的数据采集和控制，确保系统的稳定性和准确性。
• 数据记录：在需要长期记录数据的应用中，低功耗特性可延长电池寿命。
• 能源管理：帮助监测和管理能源消耗，实现节能目标。
• 患者监测：提供高精度的生理信号采集，保障医疗设备的可靠性。
• 数据采集系统：适用于各种数据采集场景，满足不同的采样需求。
• 触摸屏：实现触摸信号的精确转换，提升用户体验。

设计注意事项

电源和接地

• 为了获得最佳性能，应使用印刷电路板（PC），确保模拟和数字走线的适当分离。
• 采用单独的模拟和数字PC板接地部分，通过一个星点连接两个接地系统，以降低噪声。
• 对VDD进行旁路处理，使用0.1µF和4.7µF的并联电容网络，尽可能靠近器件的电源引脚，以减少电源噪声的影响。

参考电压

• 可使用内部或外部参考电压。使用内部参考时，需在REF和GND之间连接至少4.7µF的电容，以减少参考噪声和开关尖峰；在REFADJ和GND之间连接0.01µF的电容，进一步降低噪声。
• 使用外部参考时，可将其连接到REF或REFADJ。若连接到REF，需将REFADJ连接到VDD以禁用内部参考缓冲器。

采样率

在运行最大时钟频率4.8MHz时，通过每19个时钟周期完成一次转换，可实现250ksps的指定吞吐量。若要实现高达300ksps的吞吐量，可采用先写入控制字开始下一次转换的采集周期，再从总线读取上一次转换结果的方法，但需注意数据总线切换可能带来的额外电源噪声。

总结

MAX1261/MAX1263以其高精度、低功耗、灵活的配置和小尺寸封装等特性，成为电池供电和数据采集应用以及对功耗和空间要求较高的电路的理想选择。在实际设计中，合理考虑电源、接地、参考电压和采样率等因素，能够充分发挥这两款ADC的性能优势。你在使用类似ADC时遇到过哪些挑战？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验。