MAX1108/MAX1109：單電源、低功耗、2通道、串行8位ADC的卓越之選

在電子設計領域，模擬 - 數字轉換器（ADC）是連接現實世界模擬信號與數字系統的關鍵橋梁。今天，我們聚焦于Maxim推出的兩款低功耗、高性能的2通道、串行8位ADC——MAX1108和MAX1109。它們在眾多應用場景中展現出獨特優勢，下面將為大家詳細介紹。

文件下載：MAX1109.pdf

產品概述

MAX1108和MAX1109是低功耗、8位、雙通道的ADC，內部集成了跟蹤/保持（T/H）電路、電壓基準、時鐘和串行接口。其中，MAX1108的供電電壓范圍為+2.7V至+3.6V，功耗僅105μA；MAX1109的供電電壓范圍為+4.5V至+5.5V，功耗僅130μA。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，還具備電池監測功能。

兩款芯片采用10引腳μMAX封裝，尺寸僅為8引腳塑料DIP封裝的20%，非常適合對空間要求較高的應用。

應用場景廣泛

這兩款ADC適用于多種應用場景，包括但不限于：

• 便攜式數據記錄：低功耗特性使其非常適合在便攜式設備中長時間工作，有效延長電池續航時間。
• 手持式測量設備：能夠快速準確地將模擬信號轉換為數字信號，滿足測量的高精度要求。
• 醫療儀器：在醫療設備中，對信號的精確采集至關重要，MAX1108/MAX1109的高性能可以保障數據的準確性。
• 系統診斷：可用于監測系統中的各種模擬信號，及時發現潛在問題。
• 太陽能供電遠程系統和4 - 20mA供電遠程系統：適應不同的供電環境，為遠程系統提供可靠的數據采集。
• 接收信號強度指示器：準確測量信號強度，為通信系統提供重要數據。

產品特性亮點

供電與功耗

• 單電源供電：MAX1108支持+2.7V至+3.6V，MAX1109支持+4.5V至+5.5V，滿足不同電源需求。
• 低功耗：在+3V和50ksps的條件下，MAX1108功耗僅105μA；進入掉電模式后，功耗可降至0.5μA。

輸入配置靈活

• 軟件可配置輸入：支持單極性或雙極性輸入，輸入電壓范圍為0至VDD。
• 內部跟蹤/保持：確保信號采集的準確性。

基準電壓選擇多樣

• 內部基準：MAX1108為+2.048V，MAX1109為+4.096V。
• 外部基準：輸入范圍為1V至VDD，提供更多的靈活性。

接口兼容性強

SPI/QSPI/MICROWIRE兼容的串行接口，可直接與相關設備連接，無需外部邏輯。

其他特性

• VDD監測模式：方便用戶監測電源狀態。
• 小封裝：10引腳μMAX封裝，節省電路板空間。

電氣特性解析

直流精度

• 分辨率：均為8位，能夠滿足大多數應用的精度要求。
• 相對精度：在不同電壓條件下，相對精度表現良好，無丟失碼現象。
• 差分非線性：最大為±1 LSB，保證了轉換的線性度。
• 偏移誤差和增益誤差：在規定范圍內，確保轉換結果的準確性。

動態性能

在10kHz正弦波輸入、特定采樣率和外部時鐘條件下，信號 - 噪聲加失真比（SINAD）可達49dB，總諧波失真（THD）低至 - 70dB，無雜散動態范圍（SFDR）為68dB，小信號帶寬為1.5MHz，全功率帶寬為0.8MHz，能夠有效處理各種動態信號。

模擬輸入

• 輸入電壓范圍：單極性輸入時為0至VREF，雙極性輸入時為±VREF / 2。
• 多路復用器泄漏電流：最大為±1μA，對輸入信號的影響較小。
• 輸入電容：為18pF，有利于信號的采集。

跟蹤/保持特性

• 轉換時間：內部時鐘模式下最大為35μs，外部時鐘模式下根據時鐘頻率而定。
• 采集時間：在最大時鐘頻率2MHz時為1μs。
• 孔徑延遲：為10ns，孔徑抖動小于50ps，保證了信號采集的及時性和準確性。

內部基準

• 輸出電壓：MAX1108為2.048V，MAX1109為4.096V，具有一定的穩定性。
• 短路電流：分別為150μA和5mA。
• 溫度系數：為±50ppm/°C，受溫度影響較小。
• 負載調節：為2.5mV，能夠適應一定的負載變化。

外部基準

• 輸入電壓范圍：為1.0V至VDD + 0.05V。
• 輸入電流：在特定條件下為1至20μA。

電源要求

• 供電電壓：MAX1108為2.7V至3.6V，MAX1109為4.5V至5.5V。
• 電源電流：根據不同的基準選擇和工作模式有所不同，掉電模式下功耗極低。
• 電源抑制比：在規定范圍內，能夠有效抑制電源噪聲。

數字輸入輸出

• 數字輸入：閾值電壓高為3V，低為0.8V，具有一定的抗干擾能力。
• 數字輸出：輸出高電壓為VDD - 0.5V，低電壓為0.4V或0.8V，三態泄漏電流小，輸出電容為15pF。

時序特性

包括采集時間、建立時間、保持時間等，確保數據的準確傳輸和轉換。

工作模式與轉換過程

工作模式

MAX1108/MAX1109支持單端或偽差分操作，有單極性或雙極性配置。通過串行接口的輸入控制字節進行編程，可選擇不同的輸入配置和轉換模式。

轉換過程

• 啟動轉換：通過將控制字節時鐘輸入到DIN引腳啟動轉換。在CS為低電平時，SCLK的上升沿將控制字節的位依次輸入到內部移位寄存器。
• 時鐘模式：可選擇外部串行時鐘或內部時鐘進行逐次逼近轉換。
  • 外部時鐘模式：時鐘頻率需在50kHz至500kHz之間，轉換過程由外部時鐘驅動。
  • 內部時鐘模式：減輕了微處理器的負擔，轉換結果可在處理器方便時以最高2MHz的時鐘速率讀取。

數據幀格式

轉換的起始位由第一個邏輯高電平時鐘輸入到DIN引腳定義，采集和轉換過程根據時鐘模式和控制字節的設置進行。

應用信息

電池監測模式

通過設置控制字節中的SEL2 = SEL1 = SEL0 = 0，可采樣和轉換內部生成的電源中點電壓VDD / 2，從而監測電池狀態。計算公式為 (VDD = CODE cdot VREF / 128) 。

上電配置

上電時，芯片的基準電源處于掉電狀態，需要通過設置CS為低電平并寫入控制字節進行配置。使用外部基準時，20μs內可啟動轉換；使用內部基準時，需等待12ms使基準穩定。

掉電模式

為節省功耗，可在轉換之間將轉換器置于低電流掉電模式。通過編程控制字節中的REFSHDN和SHDN位，可實現不同的掉電模式。

電壓基準

可選擇內部基準或外部基準。使用外部基準時，需將控制字節的相應位設置為0，并將外部基準直接連接到REF引腳；使用內部基準時，需將相應位設置為1，并在REF引腳與地之間連接1μF電容。

傳輸函數

單極性操作時輸出編碼為直接二進制，雙極性操作時為二進制補碼。代碼轉換在整數LSB值處發生，確保轉換結果的準確性。

布局、接地和旁路建議

為獲得最佳性能，建議使用印刷電路板，避免使用繞線板。電路板布局應確保數字和模擬信號線分開，避免模擬和數字線（特別是時鐘線）平行或數字線在ADC封裝下方走線。建立單點模擬接地（星型接地點），將所有模擬地連接到該點，避免數字系統地連接到該點。在VDD引腳附近使用0.1μF和1μF電容對電源進行旁路，以減少電源噪聲對ADC的影響。

MAX1108和MAX1109憑借其低功耗、高性能、靈活的配置和廣泛的應用場景，為電子工程師提供了一個優秀的ADC解決方案。在實際設計中，我們需要根據具體需求合理選擇芯片和配置參數，同時注意布局、接地和旁路等問題，以確保系統的穩定性和可靠性。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。