高性能∑-Δ ADC的原理及應(yīng)用

　1 概述

　　MAX1403是一種18位、過采樣的ADC芯片，它利用∑-Δ調(diào)制器和數(shù)字濾流器可實(shí)現(xiàn)真正的16位轉(zhuǎn)換精度。在應(yīng)用中，為了得到高輸出的數(shù)據(jù)速度，可選擇數(shù)字濾波因子，并可降低轉(zhuǎn)換分辨率。而調(diào)制器的采樣頻率可作為最小功耗和最高輸出數(shù)據(jù)速率選擇的首選條件。

　　MAX1403能夠提供具有獨(dú)立編程（增益從1V/V～+128V/V）的三路真差動(dòng)輸入通道，并能補(bǔ)償輸入?yún)?shù)電壓的直流失調(diào)。而這三路真差動(dòng)輸入通道還能組成五路偽差動(dòng)輸入通道。另外，該芯片還具有兩個(gè)附加的差動(dòng)校正通道，它能對(duì)增益和失調(diào)誤差進(jìn)行校正。

　　MAX1403 能夠?qū)λ休斎胄盘?hào)進(jìn)行處理，并通過串行數(shù)字接口向外提供轉(zhuǎn)換結(jié)果。當(dāng)主機(jī)時(shí)鐘頻率為2.4576MHz或1.024MHz時(shí)，片內(nèi)數(shù)字濾波器能夠?qū)€路頻率和有關(guān)諧波頻率進(jìn)行處理，并使這些頻率的幅值為零。以使在無需外接濾波器的條件下也能獲得較好的濾波效果，同時(shí)，這也有助于提高輸出端數(shù)字信號(hào)的質(zhì)量。

MAX1403的主要特點(diǎn)如下：

　　●分辨率為18位；

　　●具有8個(gè)寄存器；

　　●功耗低

　　●具有兩個(gè)匹配的傳感器激勵(lì)電流源；

　　●3個(gè)真差動(dòng)輸入或5個(gè)偽差動(dòng)輸入通道；

　　●2個(gè)附加輸入校正通道；

　　●帶有一個(gè)雙向串行通訊接口；

　　●模擬電源和數(shù)字電源采用獨(dú)立供電方式；

　　●可用軟件控制增益和失調(diào)。

2 引腳功能

　　MAX1403芯片采用28引腳SSOP封裝，它的引腳排列如圖1所示。各引腳功能如下：

　　CLKIN：時(shí)鐘輸入引腳；

　　CLKOUT：時(shí)鐘輸出引腳。使用外部晶振時(shí)，將外部晶振連在CLKIN和CLKOUT之間；當(dāng)使用外部其它時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，其時(shí)鐘信號(hào)（頻率為2.4576MHz或1.024MHz）在CLKIN輸入，而CLKOUT不連。

　　CS：片選輸入引腳。低電平有效。當(dāng)CS為低電平時(shí)，允許芯片工作在三線接口模式，并能選擇串行接口上的多個(gè)器件或作為幀同步信號(hào)。

　　RESET：復(fù)位輸入引腳。低電平有效。當(dāng)RESET為低電平時(shí)，能使控制邏輯、接口邏輯、數(shù)字濾波器和模擬調(diào)制器在上電后復(fù)位；RESET為高電平時(shí)，退出復(fù)位。

　　DS1：輔助數(shù)字輸入位1的數(shù)字輸入引腳；

　　DS0：輔助數(shù)據(jù)輸入位0的數(shù)字輸入引腳；

　　OUT2：傳感器激勵(lì)電流源2；

　　OUT1：傳感器激勵(lì)電流源1；

　　AGND：模擬地。為模擬電路的參考點(diǎn)；

　　V+：模擬正電源電壓輸入引腳，選擇范圍為+2.7V～+3.6V；

　　AIN1～AIN6：分別為模擬輸入通道1～6腳；

　　CALGAIN-：增益校正負(fù)輸入引腳；

　　CALGAIN+：增益校正正輸入引腳；

　　REFIN-：差動(dòng)參考負(fù)輸入引腳；

　　REFIN+：差動(dòng)參考正輸入引腳；

　　CALOFF-：失調(diào)校正負(fù)輸入引腳；

　　CALOFF+：失調(diào)校正正輸入引腳；

　　DGND：數(shù)字地引腳。為數(shù)字電路參考點(diǎn)；

　　VDD：數(shù)字電源電壓輸入引腳。范圍在+2.7V～+3.6V之間；

　　INT：中斷輸出引腳；

　　DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出引腳；

　　DIN：串行數(shù)據(jù)輸入引腳；

　　SCLK：串行時(shí)鐘輸入引腳；

3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　MAX1403的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。從圖中可以看出，該芯片由一個(gè)開關(guān)結(jié)構(gòu)、一個(gè)調(diào)制器、一個(gè)PGA（可編程增益放大器）、兩個(gè)緩沖器、一個(gè)DAC、一個(gè)數(shù)字濾波器、一個(gè)振蕩器、兩個(gè)匹配的傳感器激勵(lì)電流源和一個(gè)雙向串行通訊接口組成。

　　4 主要參數(shù)

　　為了能充分發(fā)揮MAX1403的性能和正確使用它，必須對(duì)推薦參數(shù)和極限參數(shù)有一個(gè)定量的了解，現(xiàn)將主要參數(shù)說明如下：

　　4.1 工作參數(shù)

　　MAX1403的推薦工作參數(shù)如下：

　　●模擬電源電壓（V+）：2.7V～3.6V；

　　●數(shù)字電源電壓（VDD）：2.7V～3.6V；

　　●參考電壓：1.25V；

　　●時(shí)鐘頻率：2.4576MHz；

　　●無漏碼精度：16位；

　　●模擬輸入電壓：（VAGND-30mV）～（V++30mV）；

　　●數(shù)字輸入電壓：0.4V～2V；

　　●數(shù)字輸出電壓：0.4V～（VDD-0.3V）；

　　●工作溫度：

　　MAX1403CA1：0～+70℃；

　　MAX1403EA1：-40～+85℃ ；

　　●功耗：2～22mW；