探索MAX1246/MAX1247：高性能低功耗4通道12位串行ADC

在電子設計的領域中，模擬到數字的轉換是一個至關重要的環節。今天，我們就來深入了解一下MAXIM公司推出的兩款優秀產品——MAX1246和MAX1247，這兩款12位數據采集系統在性能和功耗方面都有著出色的表現。

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一、產品概述

MAX1246和MAX1247將4通道多路復用器、高帶寬跟蹤/保持電路和串行接口集于一身，具備高轉換速度和低功耗的特點。MAX1246采用+2.7V至+3.6V單電源供電，而MAX1247則可在+2.7V至+5.25V的單電源下工作。它們的模擬輸入可通過軟件配置，支持單極性/雙極性以及單端/差分操作。

這兩款器件的4線串行接口能夠直接與SPI?/QSPI?和MICROWIRE?設備連接，無需外部邏輯。此外，串行選通輸出還允許直接連接到TMS320系列數字信號處理器。它們既可以使用內部時鐘，也能采用外部串行接口時鐘來進行逐次逼近式的模數轉換。

二、產品特性

（一）輸入通道

提供4通道單端或2通道差分輸入，滿足不同的應用需求。

（二）電源與參考

• 電源范圍：MAX1246為+2.7V至+3.6V，MAX1247為+2.7V至+5.25V。
• 參考電壓：MAX1246具有內部2.5V參考電壓，而MAX1247則需要外部參考。兩者都配備了參考緩沖放大器，電壓調節范圍為±1.5%。

（三）低功耗設計

在不同的采樣速率下，功耗表現優異。例如，在133ksps、3V電源時，電流僅為1.2mA；在1ksps、3V電源時，降至54μA；處于掉電模式時，更是低至1μA。

（四）接口兼容性

與SPI/QSPI/MICROWIRE/TMS320兼容的4線串行接口，方便與各種設備進行連接。

（五）輸入模式配置

軟件可配置單極性或雙極性輸入，增加了使用的靈活性。

（六）封裝形式

采用16引腳QSOP封裝，占用的電路板面積與8引腳SO封裝相同，節省空間。

三、電氣特性

（一）直流精度

分辨率為12位，不同型號的相對精度有所差異，如MAX124_A的積分非線性（INL）為±0.5 LSB，MAX124_B為±1.0 LSB，MAX1247C為±2.0 LSB。且無丟失碼，微分非線性（DNL）在±0.8至±1 LSB之間。

（二）動態特性

在10kHz正弦波輸入、0V至2.500Vp-p、133ksps、2.0MHz外部時鐘、雙極性輸入模式下，信號與噪聲加失真比（SINAD）可達70 - 73dB，總諧波失真（THD）低至 - 80dB至 - 88dB，無雜散動態范圍（SFDR）為80 - 90dB。通道間串擾在65kHz、2.500VP-P時為 - 85dB，小信號帶寬為2.25MHz，全功率帶寬為1.0MHz。

（三）轉換速率

轉換時間取決于時鐘模式和條件，在不同情況下有所不同。例如，內部時鐘、SHDN = FLOAT時為5.5 - 7.5μs，內部時鐘、SHDN = VDD時為35 - 65μs。跟蹤/保持采集時間為1.5μs，孔徑延遲為30ns，孔徑抖動小于50ps。

（四）輸入與參考

• 模擬輸入：輸入電壓范圍可根據單端/差分以及單極性/雙極性模式進行配置。單端單極性時為0至VREF，雙極性時為±VREF / 2。
• 內部參考（僅MAX1246）：VREF輸出電壓在2.480至2.520V之間，短路電流為30mA，溫度系數在不同型號中有不同的范圍。外部參考也有相應的輸入電壓范圍、電流和電阻等參數。

四、工作原理

（一）偽差分輸入

在單端模式下，IN+內部連接到CH0 - CH3，IN - 連接到COM；在差分模式下，IN+和IN - 從CH0/CH1和CH2/CH3兩對中選擇。輸入多路復用器在采集和轉換階段進行切換，通過電容DAC的調整來實現模擬信號到數字信號的轉換。

（二）跟蹤/保持

跟蹤/保持電路在控制字的特定位時鐘輸入后進入跟蹤和保持模式。采集時間與輸入信號的源阻抗有關，計算公式為 (t{ACQ}=9 timesleft(RS{S}+R{IN}right) × 16 pF)（ (R{IN}=9 k Omega) ），且不小于1.5μs。

（三）輸入帶寬

輸入跟蹤電路具有2.25MHz的小信號帶寬，可通過欠采樣技術對高速瞬態事件和高頻信號進行數字化處理，但建議使用抗混疊濾波以避免高頻信號混疊。

（四）模擬輸入保護

內部保護二極管可防止通道輸入引腳在AGND - 0.3V至VDD + 0.3V范圍內損壞，但在接近滿量程轉換時，輸入電壓不應超過VDD 50mV或低于AGND 50mV。

五、使用方法

（一）啟動轉換

通過將控制字節時鐘輸入到DIN來啟動轉換。在CS為低電平時，SCLK的每個上升沿將DIN的一位時鐘輸入到內部移位寄存器?？刂谱止澋母袷桨ǖ肋x擇、單極性/雙極性模式、時鐘和掉電模式等信息。

（二）簡單軟件接口

確保CPU的串行接口運行在主模式下，選擇100kHz至2MHz的時鐘頻率。按照特定的步驟進行操作，包括設置控制字節、拉低CS、傳輸和接收字節等，最終完成轉換并獲得結果。

（三）時鐘模式

• 外部時鐘模式：外部時鐘不僅用于數據的移位，還驅動模數轉換步驟。SSTRB在控制字節的最后一位后脈沖高電平一個時鐘周期，轉換結果在后續的12個SCLK下降沿輸出。
• 內部時鐘模式：MAX1246/MAX1247內部生成轉換時鐘，SSTRB在轉換開始時變低，完成時變高。轉換完成后，可通過SCLK將數據從內部寄存器中時鐘輸出。

六、應用領域

MAX1246/MAX1247適用于多種應用場景，如便攜式數據記錄、醫療儀器、筆式數字化儀、數據采集、電池供電儀器和過程控制等。

在實際設計中，你認為應該如何根據具體應用選擇合適的時鐘模式呢？又如何優化輸入信號的源阻抗以提高ADC的性能呢？歡迎大家在評論區分享自己的經驗和見解。希望本文能為電子工程師們在使用MAX1246/MAX1247時提供有價值的參考。