高性能∑-Δ ADC的原理及應用

　1 概述

　　MAX1403是一種18位、過采樣的ADC芯片，它利用∑-Δ調制器和數字濾流器可實現真正的16位轉換精度。在應用中，為了得到高輸出的數據速度，可選擇數字濾波因子，并可降低轉換分辨率。而調制器的采樣頻率可作為最小功耗和最高輸出數據速率選擇的首選條件。

　　MAX1403能夠提供具有獨立編程（增益從1V/V～+128V/V）的三路真差動輸入通道，并能補償輸入參數電壓的直流失調。而這三路真差動輸入通道還能組成五路偽差動輸入通道。另外，該芯片還具有兩個附加的差動校正通道，它能對增益和失調誤差進行校正。

　　MAX1403 能夠對所有輸入信號進行處理，并通過串行數字接口向外提供轉換結果。當主機時鐘頻率為2.4576MHz或1.024MHz時，片內數字濾波器能夠對線路頻率和有關諧波頻率進行處理，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，這也有助于提高輸出端數字信號的質量。

MAX1403的主要特點如下：

　　●分辨率為18位；

　　●具有8個寄存器；

　　●功耗低

　　●具有兩個匹配的傳感器激勵電流源；

　　●3個真差動輸入或5個偽差動輸入通道；

　　●2個附加輸入校正通道；

　　●帶有一個雙向串行通訊接口；

　　●模擬電源和數字電源采用獨立供電方式；

　　●可用軟件控制增益和失調。

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：時鐘輸入引腳；

　　CLKOUT：時鐘輸出引腳。使用外部晶振時，將外部晶振連在CLKIN和CLKOUT之間；當使用外部其它時鐘信號時，其時鐘信號（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CS為低電平時，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器件或作為幀同步信號。

　　RESET：復位輸入引腳。低電平有效。當RESET為低電平時，能使控制邏輯、接口邏輯、數字濾波器和模擬調制器在上電后復位；RESET為高電平時，退出復位。

　　DS1：輔助數字輸入位1的數字輸入引腳；

　　DS0：輔助數據輸入位0的數字輸入引腳；

　　OUT2：傳感器激勵電流源2；

　　OUT1：傳感器激勵電流源1；

　　AGND：模擬地。為模擬電路的參考點；

　　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-：增益校正負輸入引腳；

　　CALGAIN+：增益校正正輸入引腳；

　　REFIN-：差動參考負輸入引腳；

　　REFIN+：差動參考正輸入引腳；

　　CALOFF-：失調校正負輸入引腳；

　　CALOFF+：失調校正正輸入引腳；

　　DGND：數字地引腳。為數字電路參考點；

　　VDD：數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：串行數據輸出引腳；

　　DIN：串行數據輸入引腳；

　　SCLK：串行時鐘輸入引腳；

3 內部結構

　　MAX1403的內部功能結構圖如圖2所示。從圖中可以看出，該芯片由一個開關結構、一個調制器、一個PGA（可編程增益放大器）、兩個緩沖器、一個DAC、一個數字濾波器、一個振蕩器、兩個匹配的傳感器激勵電流源和一個雙向串行通訊接口組成。

　　4 主要參數

　　為了能充分發揮MAX1403的性能和正確使用它，必須對推薦參數和極限參數有一個定量的了解，現將主要參數說明如下：

　　4.1 工作參數

　　MAX1403的推薦工作參數如下：

　　●模擬電源電壓（V+）：2.7V～3.6V；

　　●數字電源電壓（VDD）：2.7V～3.6V；

　　●參考電壓：1.25V；

　　●時鐘頻率：2.4576MHz；

　　●無漏碼精度：16位；

　　●模擬輸入電壓：（VAGND-30mV）～（V++30mV）；

　　●數字輸入電壓：0.4V～2V；

　　●數字輸出電壓：0.4V～（VDD-0.3V）；

　　●工作溫度：

　　MAX1403CA1：0～+70℃；

　　MAX1403EA1：-40～+85℃ ；

　　●功耗：2～22mW；