探索MAX1295/MAX1297：低功耗12位ADC的卓越之选

在电子设计领域，模拟到数字转换器（ADC）是至关重要的组件，它能将模拟信号转换为数字信号，为后续的数字处理提供基础。今天，我们就来深入了解一下MAX1295/MAX1297这两款低功耗、12位的ADC，看看它们有哪些独特的特性和应用场景。

文件下载：MAX1295.pdf

一、产品概述

MAX1295/MAX1297采用逐次逼近型ADC技术，具备自动掉电、快速唤醒（仅需2µs）功能，还集成了片内时钟、+2.5V内部基准以及高速12位并行接口。它们只需单一的+2.7V至+3.6V模拟电源即可工作，在265ksps的最大采样率下，功耗仅为5.4mW。这两款器件提供了两种软件可选的掉电模式，可在转换间隙关闭，通过访问并行接口又能恢复正常工作。在较低采样率下，转换间隙掉电可将电源电流降低至10µA以下。

二、产品特性

高精度与高性能

• 分辨率与线性度：拥有12位分辨率，±0.5 LSB的线性度，能提供精确的转换结果。
• 动态性能：在动态指标方面表现出色，如信号与噪声加失真比（SINAD）可达70dB，总谐波失真（THD）低至 -78dB，无杂散动态范围（SFDR）为80dB等，能满足对信号质量要求较高的应用场景。

灵活的输入配置

• 软件可配置输入：支持单极性/双极性以及单端/伪差分操作，可根据实际需求灵活选择。在单端模式下，MAX1295有6个输入通道，MAX1297有2个输入通道；在伪差分模式下，分别为3个和1个输入通道。

低功耗设计

• 多模式低电流：不同采样率下电流消耗不同，265ksps时为1.9mA，100ksps时为1.0mA，10ksps时为400µA，关机模式下仅2µA，有效降低系统功耗。

便捷的接口与小封装

• 并行接口：采用并行12位接口，方便与标准微处理器连接，简化设计。
• 小尺寸封装：MAX1295采用28引脚QSOP封装，MAX1297采用24引脚QSOP封装，节省电路板空间。

三、工作原理

转换技术

采用逐次逼近（SAR）转换技术和输入跟踪/保持（T/H）级将模拟输入信号转换为12位数字输出。在采样阶段，选择的正输入（IN+）对电容CHOLD充电，转换开始时，输入多路复用器将CHOLD从正输入切换到负输入，电容式数模转换器（DAC）在转换周期的剩余时间内进行调整，使比较器正输入端的节点ZERO恢复到0V，从而实现对模拟输入信号的数字化表示。

输入模式

• 单端操作：IN+内部切换到相应通道，IN - 切换到COM，转换器对正输入进行采样。
• 伪差分操作：IN+和IN - 从模拟输入对中选择，仅对IN+的信号进行采样，在转换过程中，IN - 必须相对于GND保持在±0.5 LSB（最佳性能为±0.1 LSB）的稳定范围内，可通过连接0.1µF电容到GND来实现。

跟踪/保持（T/H）

T/H级在WR上升沿进入跟踪模式，在不同的采集模式下进入保持模式的条件不同。在单端操作中，IN - 连接到COM，采样正输入；在伪差分操作中，IN - 连接到负输入，采样两者差值。输入信号的采集时间取决于其输入电容的充电速度，计算公式为(t{ACQ}=9(RS + R{IN})C_{IN})，当源阻抗低于3kΩ时，对AC性能无显著影响，若源阻抗较高，可连接0.01µF电容到模拟输入，但会形成RC滤波器，限制信号带宽。

启动转换

通过写入控制字节来启动转换，该字节可选择多路复用器通道并配置单极性或双极性操作。写脉冲（WR + CS）可启动采集间隔或同时启动采集和转换。采集模式有内部和外部两种可选，转换周期在内部或外部时钟及采集模式下均持续13个时钟周期。在转换周期内写入新的控制字节会中止当前转换并开始新的采集间隔。

时钟模式

• 内部时钟模式：控制字节的D7位设为1，D6位设为0可选择内部时钟模式，此时CLK引脚需拉高或拉低，转换时间为3.6µs，可减轻微处理器运行SAR转换时钟的负担。
• 外部时钟模式：控制字节的D6和D7位设为1选择外部时钟模式，推荐使用100kHz至4.8MHz、占空比为30%至70%的时钟频率，过低的时钟频率会因T/H级保持电容的电压下降而降低性能。

四、电气特性

直流精度

分辨率为12位，相对精度（INL）在MAX129_A系列为±0.5 LSB，MAX129_B系列为±1 LSB，差分非线性（DNL）无缺码，增益温度系数为±2.0 ppm/°C ，通道间偏移匹配为±0.2 LSB。

动态指标

如前文所述，SINAD、THD、SFDR等指标表现优异，满线性带宽为250kHz，满功率带宽为3MHz。

转换速率

不同模式下转换时间有所不同，外部时钟模式下为3.3µs，外部采集/内部时钟模式下为2.5 - 3.5µs，内部采集/内部时钟模式下为3.2 - 4.1µs。跟踪/保持采集时间为625ns，孔径延迟和抖动在不同模式下有相应规定。

五、应用场景

凭借其低功耗、高精度、小封装和灵活配置等特点，MAX1295/MAX1297适用于多种应用场景，如工业控制系统、数据记录、能源管理、病人监测、数据采集系统和触摸屏等。在电池供电设备中，其低功耗特性可延长电池续航时间；在对空间要求较高的电路中，小尺寸封装能节省电路板空间。

六、使用注意事项

参考电压

可使用内部或外部参考电压。使用内部参考时，需在REF和GND之间连接至少4.7µF的外部电容以减少参考噪声和开关尖峰，在REFADJ和GND之间连接0.01µF电容进一步降低噪声。使用外部参考时，可连接到REF或REFADJ，连接到REFADJ时无需缓冲，连接到REF时需禁用内部参考缓冲器，且外部参考需提供足够的负载电流和低输出阻抗。

模拟输入保护

内部保护二极管可使输入通道在（GND - 300mV）至（VDD + 300mV）范围内摆动而不受损坏，但为保证接近满量程的准确转换，输入不应超过（VDD + 50mV）或低于（GND - 50mV）。若输入电压超过电源50mV以上，需将正向偏置输入电流限制在4mA。

电源上电复位

上电时，内部电源上电复位电路会使器件在外部时钟模式下启动并将INT置高，电源稳定后，内部复位时间为10µs，此期间不应尝试进行转换。使用内部参考时，VREF稳定需要500µs。

总之，MAX1295/MAX1297是一款性能出色、应用广泛的12位ADC，电子工程师在进行相关设计时，可充分利用其特性，结合实际需求，打造出高性能、低功耗的电子系统。大家在使用这些器件时，有没有遇到过什么特别的问题或有趣的应用案例呢？欢迎在评论区分享。