MAX138/MAX139/MAX140：3 1/2 位A/D转换器的卓越性能与应用解析

产品概述

在电子工程师的工具箱中，一款出色的A/D转换器至关重要。MAX138、MAX139和MAX140这三款3 1/2位A/D转换器，凭借其独特的设计和丰富的功能，成为众多应用场景中的理想选择。

文件下载：MAX138CMH+D.pdf

基本特性

• 单电源供电：能够在+2.5V至+7.0V的单电源电压下稳定工作，为设计带来了极大的灵活性。
• 正负电压测量：借助电荷泵电压逆变器，可测量正、负输入电压，满足多样化的测量需求。
• 内部带隙基准：提供稳定的基准电压，保证测量的准确性和稳定性。
• 板载显示驱动：MAX138配备LCD显示驱动，MAX139和MAX140则适用于LED显示，方便直观地展示测量结果。
• 低段电流：MAX140专为低电流LED显示设计，降低功耗。

引脚配置与应用场景

引脚配置

详细的引脚配置为工程师提供了清晰的连接指导。不同的引脚承担着不同的功能，如V+为电源输入，GND为接地，IN HI和IN LO用于输入信号等。在实际设计中，正确连接引脚是确保转换器正常工作的关键。

应用场景

这些转换器广泛应用于多个领域，包括+5V供电的面板仪表、+3V供电的数字万用表、各类仪器、便携式监测设备、称重秤以及数字温度计等。其高适应性使得它们在不同的应用场景中都能发挥出色的性能。

电气特性

关键参数

在电气特性方面，各项参数都经过精心设计和测试。例如，在V+= +5V、TA = +25°C的条件下，零输入读数、比例读数、翻转误差、线性度等参数都有明确的指标。这些参数的稳定性和准确性直接影响着转换器的测量精度。	参数	条件	最小值	典型值	最大值	单位
零输入读数	VIN = 0.0V，满量程 = 200mV，TA = +25°C	-000.0	+000.0		读数
比例读数	VIN = VREF，VREF = 100mV，TA = +25°C	998	999/1000	1001	数字读数
翻转误差	-VIN = +VIN = 200mV，TA = +25°C	-1	±0.2	+1	计数
线性度	满量程 = 200mV或2.000V	-1	±0.2	+1	计数

不同型号特性

MAX138、MAX139和MAX140在电气特性上也存在一些差异。MAX138的LCD显示驱动输出具有特定的电压摆动范围和频率；MAX139和MAX140的LED显示驱动输出则是N沟道电流源，其输出电流与电压特性也有相应的规定。

工作原理与转换方法

转换方法

采用双斜率积分转换方法，并增加了自动调零阶段和零积分阶段。自动调零阶段用于补偿缓冲器和积分器的偏移，零积分阶段确保从超量程转换中快速恢复。转换结果为1000x(IN HI - IN LO)/(REF HI - REF LO)，最大转换结果为±1999。

电压基准

COMMON电压由带隙基准源产生，与早期使用齐纳二极管的设备相比，消除了与低电流齐纳二极管相关的长期漂移问题。虽然其宽带噪声略高于齐纳二极管产生的COMMON电压，但使用0.1uF或更大的参考电容可以有效降低噪声。

组件选择与应用注意事项

组件选择

• 积分电阻：通常选择合适的积分电阻值，以确保最大电流为1.1uA。例如，对于1V参考电压，电阻值应为1.8M；对于100mV参考电压，电阻值应为180k。
• 积分电容：建议使用聚丙烯电容，因其低介电吸收特性，可减少积分线性误差。
• 参考电容：一般情况下，0.1uF的参考电容即可满足需求。但在存在较大杂散电容的情况下，可能需要增大电容值至1.0uF。
• 自动调零电容：为获得最佳噪声性能，自动调零电容值应至少为积分电容值的4倍。

应用注意事项

• 共模电压范围：在低电源电压或IN LO、IN HI接近电源电压时，需要仔细评估共模电压的影响。
• 低电池检测：可利用晶体管电压检测器实现简单的低电池检测功能。
• 过载显示：当输入电压超过满量程时，会显示过载信息。
• 非线性问题：积分器输出饱和、电容泄漏等因素可能导致非线性问题，需要针对性地进行处理。
• 噪声问题：输入信号噪声、积分器摆动过低、自动调零电容值过小等都可能导致读数噪声，需要采取相应的措施进行解决。

应用提示

参考应用电路

可以参考ICL7136和ICL7106的数据手册中的应用电路，这些电路同样适用于MAX138/MAX139/MAX140。

特殊应用模式

在某些应用中，可以将固定参考电压施加在IN HI和IN LO之间，将信号施加在REF HI和REF LO上，此时显示读数与输入电压成反比。

串行输出

通过监测CREF端子的电压，并使用与门结合转换结束信号和振荡器输出，可以获得串行输出脉冲流。

极性反转

如果输入信号极性与期望极性相反，可以通过特定的驱动方式实现极性显示的反转。

MAX138/MAX139/MAX140这三款A/D转换器以其出色的性能和丰富的功能，为电子工程师提供了强大的工具。在实际设计中，充分了解其特性和应用注意事项，合理选择组件，能够确保转换器在各种应用场景中发挥最佳性能。你在使用这些转换器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。