高速8位ADC：MAX165/MAX166的技术剖析与应用指南

在电子设计领域，模数转换器（ADC）是连接模拟世界和数字世界的桥梁。今天要为大家详细介绍的MAX165/MAX166，是Maxim公司推出的CMOS P兼容、5μs转换时间的8位ADC，它们在高速数据采集、数字信号处理等领域有着广泛的应用。

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一、产品概述

MAX165/MAX166是高速（5μs）、微处理器（μP）兼容的8位ADC，自带跟踪/保持（T/H）功能。T/H功能使得高达50kHz（386mV/μs压摆率）的满量程信号能够被准确采集和数字化。这两款ADC采用逐次逼近技术，实现了快速转换和低功耗。它们使用+5V电源和内部或外部+1.23V参考电压，可接受0V至2VREF范围内的单端（MAX165）或差分（MAX166）电压输入。

二、关键特性

2.1 高性能指标

• 转换时间：仅需5μs，能够满足高速数据采集的需求。
• 信号带宽：高达50kHz，可处理高频信号。
• 误差控制：最大总未调整误差为±1LSB，保证了较高的转换精度。
• 功耗：典型功耗仅15mW，适合低功耗应用。

2.2 集成特性

• 内置跟踪/保持：有效采集高速信号。
• 内部1.23V带隙参考和缓冲：提供稳定的参考电压。
• 8位μP接口：方便与各种微处理器连接。
• 100ns数据访问时间：快速获取转换结果。

2.3 封装优势

采用小尺寸封装，节省电路板空间，并且MAX165可直接替代MX7575，方便升级。

三、电气特性

3.1 参考电压

REFIN范围为1.16V至1.29V，REFIN电流为500μA。REFOUT电压在25°C时为1.18V至1.23V，负载调整率为3mV，电源灵敏度和温度漂移也有相应的指标要求。

3.2 逻辑输入输出

逻辑输入（CS、RD、MODE）有特定的电压和电流要求，输入电容为10pF。逻辑输出（BUSY、DO - D7）的输出电压和电流也有明确规定，浮空状态输出电容为10pF。

3.3 时钟

时钟输入有特定的高低电压和电流要求，使用外部时钟时，fCLK = 4MHz时转换时间为5μs；使用内部时钟时，转换时间为5 - 15μs。

3.4 电源要求

电源电压为±5%范围内，电源电流根据不同型号有所不同，功耗为15mW，电源抑制比也有相应指标。

四、微处理器接口

4.1 接口模式

• 慢内存接口模式：适用于具有至少5μs等待状态能力的微处理器，如8085A。通过执行内存读取操作启动转换，BUSY信号使微处理器进入等待状态，转换结束后更新数据。
• ROM接口模式：微处理器无需进入等待状态。通过读取指令启动转换并访问旧数据，转换结束后再次读取指令可访问新数据并启动下一次转换。
• 异步转换模式（仅MAX166）：将MODE引脚置低，MAX166进入连续转换模式，RD和CS输入仅用于读取数据。

4.2 信号采集接口

为了实现等间隔采样，可使用实时时钟控制转换启动，采样时刻应与ADC时钟同步。同时，CS和RD不应在时钟下降沿20ns内变低，以保证采样精度。

五、跟踪/保持功能

T/H由采样电容和开关组成，在转换开始时跟踪输入信号，在CS和RD变低后的第三个时钟下降沿开始保持信号。它能采集压摆率高达386mV/μs的信号，SNR与输入频率的关系可参考相关图表。但当转换时间显著长于5μs时，器件精度可能会略有下降。

六、差分输入（MAX166）

MAX166可转换0V至2VREF范围内的差分输入，能减少输入放大器的输出摆幅要求，还可抑制低频共模信号。但在转换过程中，AIN - 的电压应相对稳定，否则会导致转换误差。

七、内部参考和时钟

7.1 内部参考

MAX165/MAX166具有内部1.23V带隙参考和缓冲，参考缓冲需要4.7μF低ESR电容进行补偿。若使用外部参考，可将REFOUT引脚连接到VDD以禁用内部参考。

7.2 内部/外部时钟

• 内部时钟：由外部电容CcLK和电阻RcLK设置振荡频率，典型转换时间与温度的关系可参考相关图表。但由于工艺变化，振荡频率可能有±50%的偏差，在对转换时间要求严格的应用中，建议使用外部时钟。
• 外部时钟：CLK输入可由74HC或4000B系列缓冲器或带5.6k上拉电阻的LS TTL驱动，时钟占空比可在70/30至30/70之间变化。

八、应用信息

8.1 单极性操作

单极性操作时，MAX165/MAX166的失调和满量程误差较小，多数情况下无需校准。若需要校准，可分别进行失调调整和满量程调整。

8.2 双极性操作

双极性操作时，输出代码为偏移二进制，模拟输入范围为±2.46V。多数情况下精度足够，无需校准；若需要校准，同样可进行失调和满量程调整。

8.3 噪声和布局

为了减少噪声耦合，应尽量缩短输入信号和信号返回线的长度，使用屏蔽电缆或双绞线。同时，要尽量减小ADC地和信号源地之间的电位差，驱动源电阻应低于2kΩ。在PCB布局时，要将数字线和模拟线分开，建立独立的模拟地，并通过单轨连接到数字系统地。

九、订购信息

MAX165/MAX166提供多种温度范围和封装选项，用户可根据实际需求选择合适的型号。

总之，MAX165/MAX166凭借其高速、高精度、低功耗等优势，在众多领域都有出色的表现。电子工程师在设计相关电路时，可根据具体应用场景充分发挥它们的性能。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。