MAX125/MAX126：2x4通道、同步采样14位数据采集系统解析

在电子工程师的日常工作中，数据采集系统（DAS）是一个关键的组成部分。今天我们来深入探讨一下MAXIM公司的MAX125/MAX126，这是一款高性能的2x4通道、同步采样14位数据采集系统，在众多领域都有广泛的应用。

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一、产品概述

MAX125/MAX126是高速、多通道、14位的数据采集系统，具备同步采样跟踪/保持（T/H）放大器。它包含一个14位、3µs的逐次逼近型模数转换器（ADC）、一个+2.5V参考电压、一个缓冲参考输入，以及一组四个同步采样的T/H放大器，能够保留采样输入的相对相位信息。该产品有两个多路复用输入，总共可提供八个单端输入。此外，转换器具有±17V的过压容限，任何通道的故障都不会损坏IC。MAX125的输入范围为±5V，MAX126的输入范围为±2.5V。

二、产品特性

2.1 同步采样T/H放大器

拥有四个同步采样的T/H放大器，每个放大器有两个多路复用输入，总共提供八个单端输入。这使得它能够同时采集多个通道的数据，并保留各通道之间的相对相位信息，对于需要精确测量多通道信号的应用非常有用。

2.2 快速转换时间

每个通道的转换时间仅为3µs，不同通道数下的吞吐量也有所不同：1通道时为250ksps，2通道时为142ksps，3通道时为100ksps，4通道时为76ksps。这种高速转换能力使得它能够处理高频信号和快速变化的信号。

2.3 宽输入范围和过压保护

MAX125的输入范围为±5V，MAX126的输入范围为±2.5V，能够满足不同应用的需求。同时，输入多路复用器具有±17V的过压保护，增强了产品的可靠性。

2.4 可编程片上序列器

可以通过双向并行接口对其进行编程，选择一次转换1 - 4个通道。一旦编程完成，它会持续按照设定的通道数进行转换，直到重新编程。

2.5 高速并行DSP接口

其并行接口的数据访问和总线释放时序规范与大多数流行的数字信号处理器和16位/32位微处理器兼容，无需等待状态即可访问转换结果，方便与其他数字设备集成。

三、电气特性

3.1 直流精度

分辨率为14位，积分非线性（INL）为±2 - ±4 LSB，无失码位数为13位。双极性零误差在不同温度下有不同的表现，增益误差也会随温度变化。各通道之间的零误差匹配和增益误差匹配都在一定范围内，且零码温度系数和增益误差温度系数均为±5 ppm/°C。

3.2 动态性能

在单通道模式下，通道1A的信噪比加失真（SINAD）为72 - 75 dB，总谐波失真（THD）为 - 89 - - 80 dB，无杂散动态范围（SFDR）为80 - 90 dB，通道间隔离度为80 dB。

3.3 模拟输入

MAX125的输入电压范围为±5V，MAX126为±2.5V。输入电流和输入电容也有相应的规格，输入电容为16 pF。

3.4 跟踪/保持

采集时间为1µs（14位精度），小信号带宽为8 MHz，全功率带宽为0.5 MHz，下垂率为2 mV/ms，孔径延迟为5 ns，孔径抖动为30 psRMS，孔径延迟匹配为500 ps。

3.5 参考输出和输入

参考输出电压在TA = +25°C时为2.475 - 2.525 V，外部负载调节为±1 %，REFOUT温度系数为30 ppm/°C。参考输入电压范围为2.50 ±10% V，输入电流为±10 µA，输入电阻为10 kΩ，输入电容为10 pF。

3.6 电源要求

正电源电压AVDD为4.75 - 5.25 V，负电源电压AVSS为 - 5.25 - - 4.75 V，数字电源电压DVDD为4.75 - 5.25 V。各电源的电流也有相应的规格，电源抑制比PSRR+为±1 - ±2 LSB，PSRR - 为±2 LSB，功耗为165 - 250 mW。

四、引脚描述

MAX125/MAX126共有36个引脚，不同引脚有不同的功能。例如，CH1A - CH4B为通道输入引脚，AVDD和AVSS为模拟电源引脚，DVDD为数字电源引脚，REFIN和REFOUT为参考输入和输出引脚，CLK为时钟输入引脚，CS为芯片选择输入引脚，WR为写输入引脚，RD为读输入引脚，CONVST为转换启动输入引脚，INT为中断输出引脚等。

五、工作模式和编程

5.1 编程模式

MAX125/MAX126有八种转换模式和掉电模式，可通过双向并行接口进行编程。上电时，默认模式为输入多路复用器A/单通道转换。用户可以选择两个四通道输入组（多路复用器输入A或多路复用器输入B）中的一个，并通过内部微序列器编程每次采样转换1 - 4个通道。

5.2 启动转换

在编程完成后，将CONVST引脚脉冲置低即可启动转换序列。模拟输入在CONVST上升沿采样，转换过程中不要启动新的转换。监测INT输出，下降沿表示转换序列结束。

5.3 读取转换结果

最多四个通道的数字化数据存储在内存中，可通过并行接口读取。收到INT信号后，用户最多可进行四次读取操作来获取转换结果。读取时CS引脚需置低，单通道转换只需一个RD脉冲，多通道转换则根据转换的通道数依次读取。

六、应用领域

6.1 多相电机控制

在矢量电机控制中，MAX125/MAX126可同时采样两个电流（CH1A和CH2A），并保留必要的相对相位信息。通过数字化电流并将原始数据传递给后续的DSP和控制器，实现电机的精确控制。还可以通过增加传感器采样三个电流，以及测量相电压进行位置反馈。

6.2 电网同步

在电网同步应用中，它能够精确采集和处理电网信号，确保电网的稳定运行。

6.3 功率因数监测

对电力系统中的功率因数进行实时监测，帮助优化电力系统的效率。

6.4 数字信号处理

为数字信号处理提供高精度的模拟数据输入，支持各种信号处理算法的实现。

6.5 振动和波形分析

可以采集振动信号和波形数据，用于故障诊断和分析。

七、使用注意事项

7.1 外部时钟

需要一个TTL兼容的时钟，频率最高可达16MHz，时钟占空比范围为30% - 70%。

7.2 内部和外部参考

可使用内部或外部参考电压。内部参考时，MAX125的满量程范围为±5V，MAX126为±2.5V，需对REFIN和REFOUT引脚进行适当的电容旁路。外部参考时，可选择如MAX6325等具有更严格规格的参考源，以提高在宽温度范围内的精度。

7.3 电源上电复位

上电时，内部上电复位电路会激活MAX125/MAX126，默认转换模式为输入多路复用器A/单通道转换。电源稳定后，复位时间为5µs，此期间不应进行转换。

7.4 软件掉电

通过设置控制字的A3位为高来激活软件掉电，此时ADC进入低静态电流状态。唤醒时，写入控制字（A0 - A3），A3为逻辑0表示启动信号，按照A0、A1、A2选择的模式上电。

7.5 电源旁路和接地管理

为了获得最佳系统性能，建议使用具有独立模拟和数字接地平面的印刷电路板。将DGND和AGND在IC处连接在一起，并连接到系统模拟接地平面，避免数字噪声干扰ADC的模拟部分。对AVDD、AVSS和DVDD进行适当的电容旁路，可使用铁氧体磁珠进一步隔离模拟和数字电源。

MAX125/MAX126以其高性能、多通道同步采样和丰富的功能，为电子工程师在数据采集和处理方面提供了一个强大的工具。在实际应用中，我们需要根据具体需求合理选择和使用该产品，并注意相关的使用注意事项，以充分发挥其优势。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。