MAX1282/MAX1283：高性能单电源12位ADC的详细解析

在电子设计领域，模拟 - 数字转换器（ADC）是连接现实世界模拟信号与数字系统的关键桥梁。今天我们要深入探讨的是Maxim公司的两款高性能12位ADC——MAX1282和MAX1283，它们以其出色的性能和丰富的功能，在众多应用场景中展现出强大的优势。

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一、概述

MAX1282和MAX1283是12位的ADC，将4通道模拟输入多路复用器、高带宽跟踪/保持（T/H）电路和串行接口集成在一起，具备高转换速度和低功耗的特点。MAX1282工作在+4.5V至+5.5V单电源下，而MAX1283则适用于+2.7V至+3.6V单电源。它们的模拟输入可通过软件配置为单极性/双极性以及单端/伪差分操作模式。

二、关键特性

2.1 输入通道与配置

• 多通道输入：支持4通道单端输入或2通道伪差分输入，通过内部多路复用器实现灵活的输入选择。
• 伪差分输入：输入架构由T/H、输入多路复用器、输入比较器、开关电容DAC和参考组成。在单端模式下，正输入（IN+）连接到选定的输入通道，负输入（IN -）设置为COM；在差分模式下，IN+和IN - 从CH0/CH1和CH2/CH3对中选择。不过要注意，只有IN+的信号被采样，IN - 在转换期间需保持稳定，否则会影响精度。

2.2 电源与功耗

• 单电源供电：不同的电源范围满足不同应用场景的需求，MAX1282适用于较高电压，MAX1283则更适合低电压应用。
• 低功耗设计：提供多种电源模式，包括正常运行、降低功率（REDP）、快速掉电（FASTPD）和完全掉电（FULLPD）。例如，MAX1282在400ksps时的功耗为2.5mA，REDP模式下为1.3mA，FASTPD模式下为0.9mA，FULLPD模式下仅为2µA。

2.3 串行接口

• 兼容性强：4线串行接口可直接连接到SPI™/QSPI™/MICROWIRE™设备，无需外部逻辑。串行选通输出允许直接连接到TMS320系列数字信号处理器。
• 时钟驱动：使用外部串行接口时钟进行逐次逼近式模拟 - 数字转换，时钟频率范围为0.5MHz至6.4MHz（MAX1282）或4.8MHz（MAX1283），占空比需在40%至60%之间。

2.4 内部参考

• 稳定参考：内部提供+2.5V参考电压，参考缓冲放大器具有±1.5%的电压调整范围，也可使用1V至VDD范围内的外部参考。

三、电气特性

3.1 直流精度

两款芯片的分辨率均为12位，相对精度（INL）为±1.0 LSB，差分非线性（DNL）为±1.0 LSB，偏移误差为±6.0 LSB，增益误差为±6.0 LSB，增益误差温度系数为±1.6 ppm/°C，通道间偏移误差匹配为±0.2 LSB。

3.2 动态特性

在100kHz正弦波输入、2.5Vp - p、400ksps、6.4MHz时钟、双极性输入模式下，MAX1282的信号 - 噪声加失真比（SINAD）为70dB，总谐波失真（THD）为 - 81dB，无杂散动态范围（SFDR）为80dB，互调失真（IMD）为76dB，通道间串扰为 - 78dB，全功率带宽为6MHz，全线性带宽为350kHz。MAX1283在相应条件下也有不错的表现。

3.3 转换速率

MAX1282的转换时间为2.5µs，跟踪/保持采集时间为400ns，孔径延迟为10ns，孔径抖动小于50ps；MAX1283的转换时间为3.3µs，跟踪/保持采集时间为625ns，孔径延迟为10ns，孔径抖动小于50ps。

四、引脚说明

PIN	NAME	FUNCTION
1	VDD1	正电源电压
2 - 5	CH0 - CH3	采样模拟输入
6	COM	模拟输入的接地参考，在单端模式下设置零码电压
7	SHDN	低电平有效关机输入，拉低可使器件关机，降低电源电流
8	REF	参考缓冲输出/ADC参考输入，用于模数转换的参考电压
9	REFADJ	参考缓冲放大器的输入，可用于禁用参考缓冲放大器
10	GND	接地
11	DOUT	串行数据输出，数据在SCLK上升沿时钟输出
12	SSTRB	串行选通输出，在MSB决策前脉冲高电平一个时钟周期
13	DIN	串行数据输入，数据在SCLK上升沿时钟输入
14	CS	低电平有效芯片选择，CS为低时数据才能时钟输入到DIN
15	SCLK	串行时钟输入，用于时钟数据进出串行接口并设置转换速度
16	VDD2	正电源电压

五、工作原理

5.1 伪差分输入工作

在单端模式下，正输入（IN+）连接到选定的输入通道，负输入（IN -）设置为COM；在差分模式下，IN+和IN - 从特定的通道对中选择。在转换过程中，只有IN+的信号被采样，IN - 需保持稳定。在采集间隔，选定为正输入（IN+）的通道对电容CHOLD充电，采集间隔结束后，T/H开关打开，保持CHOLD上的电荷作为IN+信号的样本。转换间隔开始时，输入多路复用器将CHOLD从IN+切换到IN -，电容DAC在转换周期的剩余时间内进行调整，以将比较器输入的节点ZERO恢复到VDD1 / 2，从而形成模拟输入信号的数字表示。

5.2 跟踪/保持

T/H在8位控制字的第5位移入后的下降时钟沿进入跟踪模式，在第8位移入后的下降时钟沿进入保持模式。如果转换器设置为单端输入，IN - 连接到COM，转换器对“+”输入进行采样；如果设置为差分输入，则转换[(IN+) - (IN -)]的差值。跟踪/保持采集时间与输入信号的源阻抗有关，计算公式为(t{ACQ}=9×(R{S}+R{IN})×18 pF)，其中(R{IN}=800Ω)，RS为输入信号的源阻抗，且tACQ不小于400ns（MAX1282）或625ns（MAX1283）。

5.3 启动转换

通过将控制字节时钟输入到DIN来启动转换。在CS为低时，SCLK的每个上升沿将一位从DIN时钟输入到MAX1282/MAX1283的内部移位寄存器。CS下降后，第一个到达的逻辑“1”位定义控制字节的MSB。在第一个“启动”位到达之前，任何数量的逻辑“0”位时钟输入到DIN都不会产生影响。

5.4 数字输出

在单极性输入模式下，输出为直接二进制；在双极性输入模式下，输出为二进制补码。数据以MSB优先的格式在SCLK的上升沿时钟输出。

六、应用场景

MAX1282和MAX1283适用于多种应用场景，如便携式数据记录、数据采集、医疗仪器、电池供电仪器、笔式数字化仪和过程控制等。其低功耗和高性能的特点使其在这些领域中具有很大的优势。

七、总结

MAX1282和MAX1283是两款功能强大的12位ADC，具有高转换速度、低功耗、灵活的输入配置和串行接口等优点。在实际应用中，工程师可以根据具体的需求选择合适的芯片，并合理设计电路，以充分发挥其性能。同时，要注意输入信号的稳定性、电源的选择和时钟频率的设置等因素，以确保ADC的正常工作和高精度转换。你在使用这两款ADC的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。