MAX190/MAX191：低功耗12位采样ADC的卓越之选

在电子设计领域，模拟到数字的转换是一项至关重要的技术。今天，我们将深入探讨MAXIM公司的两款低功耗、12位采样ADC——MAX190和MAX191，它们在多个领域都有着广泛的应用。

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一、产品概述

MAX190和MAX191是单芯片CMOS 12位模数转换器（ADC），具有差分输入、跟踪/保持（T/H）、内部电压参考、内部或外部时钟以及并行或串行uP接口等特性。它们的转换时间均为7.5μs，但在采集时间和采样率上有所不同。MAX190的采集时间为5μs，采样率为76ksps；而MAX191的采集时间为2μs，采样率保证达到100ksps。

这两款ADC只需在电源和参考端使用去耦电容作为外部元件。它们既可以使用外部参考，也可以使用具有调整输入功能的内部参考，用于修正系统增益误差。

二、产品特性

（一）高精度

• 分辨率与线性度：具备12位分辨率，线性度达到±1/2 LSB，能提供高精度的转换结果。
• 低误差：积分非线性（INL）、差分非线性（DNL）、偏移误差和增益误差等指标表现出色，确保了转换的准确性。

（二）电源灵活性

• 单电源与双电源：MAX190采用单+5V电源供电，而MAX191既可以使用单+5V电源，也能使用双+5V电源，允许接地参考的双极性输入信号。
• 低功耗：工作模式下电流为3mA，掉电模式下电流最大仅为50μA，非常适合电池供电的应用。

（三）丰富的接口模式

提供两种8位并行模式和一种与SPI、QSPI和Microwire串行接口标准兼容的串行接口模式，方便与不同的微处理器进行连接。

（四）封装形式

采用24引脚窄DIP和宽SO封装，便于在不同的电路板上进行安装。

三、应用领域

• 电池供电数据记录：低功耗特性使其非常适合在电池供电的设备中进行数据记录。
• PC笔数字化仪：高精度的转换能力能够满足笔数字化仪对数据准确性的要求。
• 高精度过程控制：在工业过程控制中，能够提供精确的模拟信号转换。
• 机电系统：为机电系统中的传感器信号转换提供可靠支持。
• PC数据采集板：可用于PC的数据采集，实现对模拟信号的数字化处理。
• 自动测试系统：在自动测试系统中，能够快速准确地采集和处理数据。
• 电信：满足电信设备对信号处理的需求。
• 数字信号处理（DSP）：为DSP系统提供高质量的数字输入。

四、技术要点

（一）采集时间

采集时间是T/H获取输入信号所需的时间，它取决于输入电容的充电速度。如果输入信号的源阻抗较高，采集时间会延长，因此在转换之间需要留出更多的时间。采集时间的计算公式为：tACQ = 10(Rs + RIN)CHOLD （MAX190不少于5μs，MAX191不少于2μs），其中RIN对于MAX190为10kΩ，对于MAX191为2kΩ，Rs为输入信号的源阻抗，CHOLD为32pF。

（二）输入保护

内部保护二极管将模拟输入钳位到VDD和GND，允许AIN+在MAX190上从 -0.3V到（VDD + 0.3V）摆动，在MAX191上从（VSS - 0.3V）到（VDD + 0.3V）摆动，而不会损坏ADC。但为了在满量程附近实现准确转换，AIN+不应超过电源电压（MAX190为VDD和GND，MAX191为VDD和VSS）超过50mV，因为保护二极管轻微正向偏置会影响ADC的精度。

（三）时钟和控制同步

为了获得最佳的模拟性能，时钟应与转换启动信号（CS和RD）同步。至少100ns应将转换开始与最近的时钟边缘分开，以确保CLK转换不会耦合到模拟输入并被T/H采样。当使用MAX190的异步模式时，使用0.8MHz时钟可实现全精度规格性能，避免线性度误差。

（四）电源管理

在电池供电系统中，可以通过将PD引脚拉低来使MAX190/MAX191进入掉电模式，此时除参考外的所有内部ADC电路都关闭，最大功耗小于50μA。上电时，进行一次转换并忽略数据输出即可完成初始化。

（五）内部参考

内部4.096V参考在VREF引脚可用，需要使用4.7μF低ESR电容（小于1/2Ω）与0.1μF电容并联旁路到AGND，除非使用内部参考补偿模式。通过将REFADJ连接到VDD，可以禁用参考输出。

（六）参考补偿模式

可以选择内部或外部参考补偿来优化给定转换率下的掉电性能。内部补偿模式下，参考能在ADC重新激活后35μs内稳定，但参考缓冲器从SAR瞬变中恢复的时间较长，需要较慢的时钟和转换时间，典型转换时间会上升到25μs。

五、订购信息

MAX190和MAX191提供多种温度范围和封装形式可供选择，用户可以根据实际需求进行订购。

总之，MAX190和MAX191以其高精度、低功耗、丰富的接口模式和灵活的电源管理等特性，为电子工程师在设计各种应用系统时提供了一个优秀的选择。你在实际应用中是否使用过这两款ADC呢？遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。