П. Вовк

Новые АЦП производства MAXIM

Компания MAXIM Integrated Products Inc. с момента своего основания является законодателем мод в разработке высокоточных аналого-цифровых преобразователей. И теперь, когда в распоряжении компании есть самые современные производственные мощности фирмы Dallas Semiconductor, процесс создания современных микросхем с высокими параметрами значительно ускорился. Одновременно с этим была решена проблема сбоев в производстве и это в комплексе позволяет говорить о возврате MAXIM на лидирующее место на рынке интеллектуальноемких электронных компонентов.

Микросхемы MAX1062/MAX1162 являются новой разработкой фирмы MAXIM в области аналого-цифровых преобразователей с последовательным интерфейсом SPI. Они представляет собой 14/16-разрядный АЦП последовательного приближения с минимальным временем преобразования не более 5 мкс и потребляемым током в "спящем" режиме не более 10 мкА.

Рассмотрим основные параметры этого семейства на примере MAX1062 - 14-разрядного АЦП.

Микросхема имеет традиционное для высокоразрядных АЦП раздельное питание цифровой и аналоговой части, причем если напряжение питания аналоговой части составляет 4,75..5,25 В, то цифровая часть может питаться от источника с напряжением от 2,7 до 5,25 В. Напряжение входного сигнала может лежать в диапазоне от 0 В до напряжения внешнего источника опорного напряжения. Полный диапазон входных частот по уровню -3 дБ составляет 4 МГц. При входных частотах порядка 20 кГц соотношение сигнал-шум составляет не менее 84 дБ, а уровень гармонических искажений при входных частотах порядка 1 кГц -99 дБ. Основные параметры микросхем приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные параметры микросхем MAX1062/MAX1162

На >рисунке 1 приведена блок-схема АЦП MAX1062. Основными узлами микросхемы являются усилитель выборки-хранения (УВХ), собственно АЦП последовательного приближения, выходные буферизированные регистры и блок управляющей логики.

Рисунок 1.Приёмная часть базовой станции GSM-900

Микросхема имеет два основных режима потребления мощности: нормальный и “спящий”. Установление вывода в состояние логической единицы переводит микросхему в "спящий" режим, при котором потребляемый ток составляет не более 0,1 мкА, а вывод DOUT устанавливает в высокоимпедансное состояние. При сбросе состояния вывода в состояние логического нуля микросхема переходит в нормальный рабочий режим. Сигналом к началу аналого-цифрового преобразования служит отрицательный фронт в момент перевода состояния выводы из логической единицы в состояние логического нуля. Процесс преобразования тактируется положительными импульсами, поступающими на вывод SCLK. Весь процесс преобразования и вычитывания результатов измерения занимает 24 такта. Причем изменение частоты следования тактовых импульсов приводит к соответствующему изменению значения потребляемого тока. Так, при изменении частоты следования импульсов на выводе SCLK от 0,1 до 4,8 МГц, частота преобразования изменяется от 4,17 ksps до, соответственно, 200 ksps и потребляемый ток изменяется от 0,013 мА до 2,6 мА. Это обеспечивает возможность использования данного АЦП в батарейной и портативной аппаратуре.

УВХ позволяет оцифровывать слабые сигналы в диапазоне до 4 МГц.

Преобразование контролируется двумя выводами - и SCLK. К параметрам последовательности импульсов предъявляются обычные требования - соотношение длительности импульса и периода следования от 40 до 60% и длительность фронтов не более 65 нс. Единственным ограничением является минимальная частота следования импульсов - 100 кГц. При более низкой частоте может наблюдаться снижение точности преобразования из-за утечек.

Рисунок 2. Типовая схема включения с раздельными источниками питания

Микросхемы MAX1062/MAX1162 допускают подключение внешнего источника опорного напряжения от 3,8 В до напряжения питания аналоговой части. Рекомендуется шунтировать его конденсатором 4,7 мкФ, включенным между выводами REF и AGND, как показано на рисунке 2, для уменьшения влияния собственных шумов источника опорного напряжения на точность преобразования. При питании от единого источника рекомендуется схема включения, приведенная на рисунке 3. К источнику опорного напряжения также предъявляются обычные требования - нагрузочная способность не менее 0,1 мА и выходное сопротивление не более 10 Ом.

Рисунок 3. Типовая схема включения с единым сточником питания

Микросхемы MAX1062/MAX1162 производятся в корпусах uMAX, дающих возможность с одной стороны улучшить помехозащищенность устройства, а также предельно снизить цену, а с другой - свести размеры печатной платы к минимуму, что в свою очередь уменьшает стоимость устройства в целом и повышает его массогабаритные параметры.