高速8位ADC芯片MAX165/MAX166：特性、应用与设计要点

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关键桥梁。今天，我们将深入探讨MAXIM公司的两款高性能8位ADC芯片——MAX165和MAX166，它们以其高速、低功耗和良好的兼容性，在众多应用场景中展现出卓越的性能。

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芯片概述

MAX165和MAX166是高速（5μs）、与微处理器（μP）兼容的8位ADC，具备跟踪/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。它们工作在+5V电源下，可使用内部或外部+1.23V参考电压，能够接受0V至2VREF范围的单端（MAX165）或差分（MAX166）电压输入。

特性亮点

高速转换

5μs的转换时间，能够满足高速数据采集的需求，在需要快速响应的应用中表现出色。

内置跟踪/保持

确保对高速信号的准确采集，提高了数据的准确性和可靠性。

高精度

最大总未调整误差为±1LSB，分辨率高，能够提供精确的数字输出。

宽信号带宽

50kHz的信号带宽，可处理较高频率的信号。

内部参考

内置1.23V带隙参考和缓冲器，方便使用，减少了外部元件的需求。

低功耗

典型功耗仅为15mW，适合低功耗应用场景。

小封装

采用小尺寸封装，节省电路板空间。

兼容性强

可通过标准的CS和RD控制信号与所有流行的8位μP轻松接口，方便系统集成。

应用领域

• 数字信号处理：快速准确地将模拟信号转换为数字信号，为数字信号处理提供基础。
• 高速数据采集：满足高速数据采集系统对转换速度的要求。
• 电信：在通信系统中实现信号的模数转换。
• 音频系统：处理音频信号，提供高质量的音频数字化。
• 高速伺服回路：实时采集反馈信号，实现精确的控制。
• 低功耗数据记录器：以低功耗完成数据采集和记录。

引脚配置与订购信息

MAX165和MAX166提供多种引脚封装和温度范围选择，用户可以根据具体需求进行订购。例如，MAX165ACPN适用于0°C至+70°C温度范围，采用18引脚塑料DIP封装，误差为±1/2LSB。

电气特性

精度

分辨率方面，MAX166A/C为±2LSB，MAX166B/D为+2LSB，MAX165A为±1/2LSB。无丢失码分辨率为8位，满量程误差为±5LSB。

参考电压

REFIN范围为1.16V至1.29V，REFIN电流为500μA，REFOUT电压在TA = +25°C时为1.18V至1.23V，REFOUT负载调整率为3mV，REFOUT电源灵敏度和温度漂移等参数也有明确规定。

逻辑输入输出

逻辑输入包括CS、RD、MODE等，有特定的输入高电压、低电压和输入电流要求。逻辑输出如BUSY、DO至D7也有相应的输出电压和泄漏电流等参数。

时钟

时钟输入有高电压、低电压和输入电流要求，可使用外部时钟或内部时钟。

电源要求

电源电压为±5%，电源电流根据不同型号有所不同，功耗为15mW，电源抑制比为±1/4LSB。

工作模式与接口

转换器操作

MAX165/MAX166采用逐次逼近技术将未知模拟输入电压转换为8位数字输出代码。在转换开始时，对输入电压进行采样，通过比较和决策逐步逼近输入信号，最终完成转换。

微处理器接口

• 慢内存接口模式：适用于具有至少5μs等待状态能力的μP，如8085A。通过执行内存READ指令启动转换，BUSY信号控制μP进入等待状态，转换结束后更新数据。
• ROM接口模式：μP无需进入等待状态。通过READ指令启动转换并读取旧数据，转换结束后再次执行READ指令获取新数据并可能启动下一次转换。
• 异步转换模式（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。这种模式下，MAX166对μP来说就像一个ROM，数据可独立于时钟访问。

设计要点

跟踪/保持

T/H电路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。为确保T/H的性能，驱动源阻抗应低于2kΩ，以减少噪声和直流误差。

差分输入（MAX166）

MAX166可处理差分输入，在单电源应用中可降低输入放大器的输出摆幅要求，同时能够抑制低频共模信号。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。

参考输入

由于DAC的“反相电压输出”拓扑结构，参考输入需要低的直流和交流驱动阻抗，以减少转换误差。推荐使用外部参考电路，并配备解耦电容。

内部/外部时钟

可选择使用内部或外部时钟。内部时钟方便但频率可能因工艺变化而有较大波动，在对转换时间要求严格的应用中，建议使用外部时钟。

应用配置

单极性操作

在单极性操作中，由于MAX165/MAX166的偏移和满量程误差非常小，大多数情况下无需进行误差校准。若需要校准，可分别进行偏移调整和满量程调整。

双极性操作

双极性操作下，输出代码为偏移二进制，模拟输入范围为±2.46V。在大多数情况下，芯片的精度足够高，无需校准。若需要校准，也可进行偏移和满量程调整。

总结

MAX165和MAX166是两款性能卓越的8位ADC芯片，具有高速、高精度、低功耗等优点，适用于多种应用场景。在设计过程中，需要根据具体需求选择合适的工作模式和接口方式，并注意跟踪/保持、参考输入、时钟等方面的设计要点，以确保芯片的性能得到充分发挥。你在实际应用中是否遇到过类似ADC芯片的使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。