MAX1115/MAX1116：单电源、低功耗、串行8位ADC的卓越之选

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，我们就来深入了解一下Maxim公司的两款优秀单电源、低功耗、串行8位ADC——MAX1115和MAX1116。

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一、产品概述

MAX1115和MAX1116是低功耗的8位模数转换器，具备内部跟踪/保持（T/H）电路、电压基准、VDD监测器、时钟和串行接口等特性。其中，MAX1115的工作电压范围为+2.7V至+5.5V，MAX1116则为+4.5V至+5.5V。在100ksps的采样率下，二者的功耗仅为175µA。

这两款ADC的满量程模拟输入范围由内部基准决定，MAX1115为+2.048V，MAX1116为+4.096V。它们还具备AutoShutdown™掉电模式，在不使用时可将功耗降低至<1µA。其3线串行接口能直接连接SPI™、QSPI™和MICROWIRE™设备，无需外部逻辑。使用内部时钟可实现高达100ksps的转换速率。此外，它们采用8引脚SOT23封装，占地面积仅为8引脚SO封装的30%。

二、产品特性

1. 电源与输入特性

• 单电源供电：MAX1115的供电范围为+2.7V至+3.6V，MAX1116为+4.5V至+5.5V。
• 输入电压范围：0至VREF，满足多种应用需求。

  2. 内部功能模块

• 跟踪/保持电路：具备100kHz的采样率，能有效跟踪输入信号。
• 内部基准：MAX1115为+2.048V，MAX1116为+4.096V，提供稳定的参考电压。

  3. 接口与封装

• 串行接口：兼容SPI/QSPI/MICROWIRE，方便与各种微控制器连接。
• 小封装：8引脚SOT23封装，节省电路板空间。

  4. 功耗特性

• 自动掉电功能：降低功耗，延长电池使用寿命。
• 低功耗表现：在不同采样率下功耗表现出色，如100ksps时为175µA，+3V和10ksps时为18µA，掉电模式下为1µA。

三、应用领域

MAX1115/MAX1116适用于多种应用场景，包括：

• 低功耗手持便携式设备：如智能手机、平板电脑等，其低功耗特性可延长设备续航时间。
• 系统诊断：用于监测系统中的各种模拟信号，确保系统正常运行。
• 电池供电测试设备：减少电池消耗，提高设备的使用时间。
• 接收信号强度指示器：准确测量信号强度。
• 4mA至20mA供电的远程数据采集系统：实现远程数据的准确采集。

四、电气特性

1. 直流精度

• 分辨率：8位，能满足一般应用的精度要求。
• 相对精度：±1 LSB，保证转换结果的准确性。
• 差分非线性：±1 LSB，减少转换误差。

  2. 动态性能

• 信噪失真比（SINAD）：在25kHz正弦波输入、VIN = VREF (P - P)、fSCLK = 5MHz、fSAMPLE = 100ksps、RIN = 100Ω的条件下，达到48 dB。
• 总谐波失真（THD）：高达-69 dB，有效抑制谐波干扰。
• 无杂散动态范围（SFDR）：66 dB，提供良好的动态性能。
• 小信号带宽：-3dB带宽为4 MHz，可处理高频信号。

  3. 模拟输入

• 输入电压范围：0至VREF，灵活适应不同的输入信号。
• 输入泄漏电流：±0.7µA，减少信号损失。
• 输入电容：18 pF，对输入信号的影响较小。

  4. 内部基准

• 电压：MAX1115为2.048V，MAX1116为4.096V，提供稳定的参考电压。

  5. 电源要求

• 供电电压：MAX1115为2.7至5.5V，MAX1116为4.5至5.5V。
• 供电电流：在不同采样率下有不同的表现，如MAX1115在10ksps时为14至21µA，100ksps时为135至190µA。

五、工作原理

1. 跟踪/保持

ADC的输入架构由T/H、输入多路复用器、输入比较器、开关电容DAC和自动归零轨组成。采集间隔从CNVST的下降沿开始，在此期间，模拟输入（CH0）连接到保持电容（CHOLD）。采集完成后，T/H开关打开，CHOLD连接到GND，保留信号样本。为确保准确采样，建议源阻抗<1.5 kΩ，并在ADC输入处添加100pF电容。

2. 转换过程

MAX1115/MAX1116的转换过程由内部定时，总采集和转换时间<7.5µs。采集输入样本后，比较器的负输入连接到自动归零电源，由于设备仅需单电源，比较器的负输入设置为VDD/2。电容DAC将正输入恢复到VDD/2，实现模拟信号到数字信号的转换。

六、接口与时序

1. 串行接口

MAX1115/MAX1116采用3线串行接口，CNVST和SCLK输入用于控制设备，三态DOUT引脚用于获取转换结果。该接口可连接具有SPI、QSPI和MICROWIRE串行接口的微控制器，时钟速率最高可达5MHz，支持SCLK空闲高或低格式。

2. 时序特性

包括CNVST高时间、低时间，转换时间，串行时钟高时间、低时间、周期等参数，确保数据的准确传输和转换。

七、应用注意事项

1. 上电复位

上电时，MAX1115/MAX1116处于AutoShutdown模式，通过将CNVST从高电平切换到低电平可启动转换。若上电时CNVST为低电平，则不会启动转换。

2. 自动掉电与供电电流

转换完成后，MAX1115/MAX1116会自动进入掉电模式，降低功耗。在不同转换速率下，平均供电电流有显著差异，适用于对功耗要求较高的应用。

3. 布局、接地与旁路

为获得最佳性能，电路板布局应将数字和模拟信号线分开，避免模拟和数字（尤其是时钟）线平行或数字线在ADC封装下方布线。建议在ADC接地处建立单点模拟接地（星型接地点），并将所有模拟接地连接到星型接地。同时，在VDD引脚附近使用0.1µF电容旁路电源，以减少高频噪声对ADC比较器的影响。

综上所述，MAX1115/MAX1116以其低功耗、高性能和便捷的接口等特性，成为电子工程师在设计低功耗、高精度模数转换系统时的理想选择。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。