MAX1098/MAX1099：10位串行输出温度传感器与5通道ADC的卓越之选

在电子设备中，温度和电压的精确监测至关重要。今天，我们来深入了解一下Maxim公司推出的MAX1098/MAX1099这两款10位串行输出温度传感器，它们还集成了5通道ADC，为各类应用提供了强大而可靠的解决方案。

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产品概述

MAX1098和MAX1099分别采用+5V和+3V电源电压，能够实现本地和远程温度的精确测量，分辨率高达10位。在0°C至+70°C的温度范围内，精度可达±1°C，且无需校准。这两款器件还具备算法式开关电容模数转换器（ADC）、片上时钟以及与SPI、QSPI™和MICROWIRE®兼容的3线串行接口。

此外，它们还能进行全差分电压测量，分辨率同样为10位，并且正负极输入分别设有独立的跟踪保持（T/H）电路。输入模式灵活多样，包括两组3通道信号对、相对于AIN5的5个单通道信号，或者相对于地的VDD/4。使用外部参考源可以进一步提高电压测量的精度。

产品特性

高精度温度和电压测量

• 温度测量：具备12位分辨率，在-40°C至+85°C的宽温度范围内，精度可达±1°C。
• 电压测量：10位分辨率，能够满足大多数应用的需求。

灵活的输入模式

支持多种输入模式，可根据实际需求进行灵活配置，适应不同的应用场景。

单电源供电

• MAX1098：工作电压范围为+4.75V至+5.25V。
• MAX1099：工作电压范围为+2.7V至+3.6V。

兼容多种接口

3线SPI/QSPI/MICROWIRE兼容接口，方便与微处理器等设备进行连接。

内部精密电压参考

• MAX1098：内部参考电压为2.50V。
• MAX1099：内部参考电压为1.20V。

节省空间的封装

采用16引脚SSOP封装，适合对空间要求较高的应用。

应用领域

MAX1098/MAX1099适用于多种领域，包括：

• 工作站和通信设备：对设备的温度和电压进行实时监测，确保设备的稳定运行。
• 手持仪器：为手持设备提供精确的温度和电压测量功能。
• 医疗设备：满足医疗设备对高精度测量的要求。
• 工业过程控制：在工业生产中对温度和电压进行精确控制。

电气特性

直流精度

• 分辨率：10位。
• 相对精度：±1 LSB。
• 差分非线性：±1 LSB。
• 偏移误差：AIN0 - AIN5输入的偏移误差为±1 LSB。
• 增益误差：AIN0 - AIN5输入的增益误差为±1 LSB。

转换速率

• 电压测量：转换时间为1.1ms。
• 温度测量：转换时间为2.2ms。

模拟输入

• 输入电压范围：-2VREF至+2VREF。
• 输入电流：典型值为0.1 - 5μA。
• 输入电容：16pF。

数字输入和输出

• 输入电压：低电平为0.8V，高电平为VDD - 0.8V。
• 输出电压：低电平为0.6V，高电平为VDD - 0.6V。

电源要求

• 正电源电压：MAX1098为+4.75V至+5.25V，MAX1099为+2.7V至+3.6V。
• 正电源电流：根据不同的工作模式和参考源，电流范围有所不同。

引脚说明

MAX1098/MAX1099的引脚功能丰富，每个引脚都有其特定的作用：

• AIN0 - AIN5：模拟输入引脚，可用于连接外部传感器或电压源。
• SHO：屏蔽输出引脚，用于远程温度测量时连接双绞线输入电缆的屏蔽层。
• REF：参考缓冲输出/ADC参考输入引脚，用于提供参考电压。
• CS：片选引脚，低电平有效，用于选择芯片。
• SCLK：串行时钟输入引脚，用于时钟数据的输入和输出。
• DIN：串行数据输入引脚，用于输入配置和转换字节。
• DOUT：串行数据输出引脚，用于输出测量结果。
• SSTRB：串行选通输出引脚，在A/D转换开始时变为低电平，转换完成后变为高电平。

工作原理

转换器操作

电压转换需要64个内部主时钟周期，每个转换前有13个时钟周期的预热时间，转换后有3个时钟周期用于加载输出寄存器。温度转换则是通过两次连续的电压转换结果相减得到，需要2×64 - 3 = 125个时钟周期。

跟踪保持

跟踪保持阶段是一个简单的开关电容采样操作，其获取输入信号的时间取决于输入电容的充电速度。源阻抗低于100kΩ时，对MAX1098/MAX1099的交流性能影响不大。

模拟输入保护

内部保护二极管将模拟输入钳位到VDD和GND，确保通道在GND - 0.3V和VDD + 0.3V范围内工作而不损坏。但为了保证准确的转换，输入不应超出电源轨。

串行数字接口

MAX1098/MAX1099的串行接口与SPI、QSPI和MICROWIRE设备完全兼容。使用时，CPU串行接口应运行在主模式，时钟频率选择2.5MHz或更低，并在微处理器控制寄存器中设置时钟极性（CPOL）和相位（CPHA）为零。

参考选择

可以通过配置字节的REF位选择内部或外部电压模式。内部参考模式下，MAX1098的参考电压为2.50V，MAX1099为1.20V；外部参考模式下，MAX1098可接受0.8V至2.5V的参考电压，MAX1099可接受0.8V至1.2V的参考电压。

电源模式

• 正常运行：在100%占空比下进行电压转换时，MAX1098和MAX1099的典型供电电流分别为380μA和350μA（内部参考）或310μA和280μA（外部参考）。温度转换时，供电电流会相应增加。
• 待机模式：关闭ADC、内部时钟和参考缓冲放大器，唤醒时间受参考缓冲放大器和旁路电容的限制。
• 待机加模式：与待机模式类似，但内部参考输出缓冲保持活动，可缩短唤醒时间。
• 关机模式：关闭除启动电路外的所有功能，典型供电电流降至2μA，数据寄存器清零。

应用注意事项

远程二极管选择

温度测量的准确性取决于二极管连接的小信号晶体管的质量。推荐使用2N3904等器件，其基极电阻应小于100Ω，正向电流增益应在+50至+150之间。

双绞线和屏蔽电缆

当远程传感器距离超过8英寸或环境噪声较大时，应使用双绞线电缆；对于更长的距离，建议使用屏蔽双绞线电缆。电缆电阻会影响远程传感器的精度，1Ω的串联电阻会引入+0.45°C的误差。

远程二极管屏蔽

为了避免偏置电流通过并行路径流向地而导致温度测量误差，应将二极管连接的晶体管的集电极/基极引线用金属走线包围，并连接到SHO屏蔽输出。

布局、接地和旁路

为了获得最佳性能，应使用PCB板，避免使用绕线板。电路板布局应确保数字和模拟信号线相互分离，避免模拟和数字（特别是时钟）信号并行运行或数字线穿过ADC封装下方。VDD电源中的高频噪声可能会影响ADC性能，应在VDD引脚附近使用0.1μF的电容进行旁路，并尽量减小电容的引线长度。

总结

MAX1098/MAX1099以其高精度、灵活性和低功耗的特点，为温度和电压监测提供了优秀的解决方案。无论是在工业控制、医疗设备还是手持仪器等领域，都能发挥重要作用。在实际应用中，工程师们需要根据具体需求合理选择输入模式、参考源和电源模式，并注意布局、接地和旁路等问题，以确保设备的稳定运行。大家在使用过程中是否遇到过类似的挑战呢？又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。