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?yún)?shù)電壓的直流失調(diào)。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(diào)誤差進(jìn)行校正。

　　MAX1403 能夠?qū)λ休斎胄盘栠M(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)主機時鐘頻率為2.4576MHz或1.024MHz時，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，這也有助于提高輸出端數(shù)字信號的質(zhì)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(shù)字電源采用獨立供電方式；

　　●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(dāng)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(dāng)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(fù)位輸入引腳。低電平有效。當(dāng)RESET為低電平時，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，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(fù)輸入引腳；

　　CALGAIN+：增益校正正輸入引腳；

　　REFIN-：差動參考負(fù)輸入引腳；

　　REFIN+：差動參考正輸入引腳；

　　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；

　　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，該芯片由一個開關(guān)結(jié)構(gòu)、一個調(diào)制器、一個PGA（可編程增益放大器）、兩個緩沖器、一個DAC、一個數(shù)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(shù)

　　為了能充分發(fā)揮MAX1403的性能和正確使用它，必須對推薦參數(shù)和極限參數(shù)有一個定量的了解，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；

　　4.2 極限參數(shù)

　　下面是MAX1403 ADC芯片的極限參數(shù)。

　　●模擬電源電壓（V+）：-0.3V～+6V；

　　●數(shù)字電源電壓（VDD）：-0.3V～+6V；

　　●模擬地與數(shù)字地間的電壓：-0.3V～+0.3V；

　　●模擬輸入電壓：-0.3V～（V++0.3V）；

　　●模擬輸出電壓：-0.3V～（V++0.3V）；

　　●參考電壓：-0.3V～（V++0.3V）；

　　●所有數(shù)字輸出電壓：-0.3V～（VDD+0.3V）；

　　●所有其它數(shù)字輸入電壓：-0.3V～+6V；

　　●時鐘輸入和時鐘輸出電壓：-0.3V～（VDD+0.3V）；

　　●功耗：50mW。

　　5 應(yīng)用電路

　　由于MAX1403具有多種功能，所以在各種寬動態(tài)范圍（電子稱和壓力傳感器）和串行接口的單片機系統(tǒng)中頗受歡迎，下面給出幾個主要的應(yīng)用電路。

　　5.1 RTD應(yīng)用電路

　　由MAX1403 和少量外圍元件組成的3線RTD實用線路如圖3所示。圖中的兩個電流源（200μA）是經(jīng)過嚴(yán)格匹配的，其目的是為了補償3線RTD線路中的誤差。在3線 RTD電路中，如果只作用一個電流源，那么引線電阻將會對系統(tǒng)產(chǎn)生誤差，此時200μA電流通過RL1將產(chǎn)生一個誤差電壓并加到PGA的兩上輸入端（AIN1和AIN2）。如果再使用另一個大小和前一個電流源大小相等的電流源。那么該電流源在RL2也將產(chǎn)生一個誤差電壓，其大小和RL1的誤差電壓大小相同，方向相反，從而可保證AIN1和AIN2輸入端的誤差電壓為零，即不受引線電阻的影響。圖3中的參考電壓是由一個電流源（200μA）在 12.5kΩ電阻的壓降提供的，這樣設(shè)置能保證ADC獲得更精確的比率結(jié)果。

　　4線RTD應(yīng)用電路如圖4所示。該圖與3線RTD線路唯一的區(qū)別是測量輸入端AIN1和AIN2沒有引線電阻產(chǎn)生的誤差電壓。電流源OUT1能夠給RTD提供一個激勵電流，而電流源 OUT2提供的電流，在電阻RREF可產(chǎn)生一個參考電壓供調(diào)制器使用。在4線RTD應(yīng)用電路中，模擬輸入電壓里的RTD溫度誤差是由于RTD電流源溫漂產(chǎn)生的，它可以利用改變參考電壓的方式進(jìn)行補償，從而使輸入端AIN1和AIN2的誤差電壓達(dá)到零。

　　5.2 與單片機的接口電路

　　由MAX1403 和單片機68HC11組成的接口實際線路如圖5所示。從圖5中可以看出，該接口電路非常簡單，是花綱單片機I/O口較少的一種。當(dāng)單片機具有一個硬件 SPI（串行外設(shè)接口）時，就能使用三線接口，并與MAX1403直接相連。SPI硬件在SCLK上產(chǎn)生8個脈沖就能在一個引腳上移入數(shù)據(jù)，而在另一個引腳上移出數(shù)據(jù)。

　　為了獲得最佳效果，可使用一個硬件中斷來監(jiān)視INT引腳和采集新數(shù)據(jù)（硬件中斷有效時）。如果硬件中斷無效或中斷執(zhí)行時間比選擇轉(zhuǎn)換速率時間長，可使用SYNC位來防止測量時從數(shù)據(jù)輸出寄存器中讀出數(shù)據(jù)。

　　MAX1403 的另一種接口電路如圖6所示。從圖中看出，該接口電路所耗費的單片機I/O口更少，線路更簡潔。全體單片機的I/O引腳均可與MAX1403接口。如果一個雙向中開漏I/O引腳有效，即可把DOUT和DIN相連，從而進(jìn)一步降低接口引腳數(shù)。要使用MAX1403三線接口，圖中CS引腳必須接地。

　　5.3 4～20mA變送器

　　由MAX1403 和μC/μP及DAC等電路組成的4～20mA變送器如圖7所示。這是一種低電壓、單電源供電、易與光耦合器接口的變送器，其性能非常良好。變送器從 4～20mA環(huán)路中得到功率（能量），從而使變送器電路的電流被限制在4mA。如果把環(huán)路電流的容限進(jìn)一步限制在3.5mA，那么變送器仍然可將環(huán)路電流保持在3.25mA，因為MAX1403本身消耗電流為250μA（0.25mA）。

　　6 印刷電路板和元件裝接中的問題

　　為了使ADC獲得最佳的性能，必須使用模擬地和數(shù)字地分開的印刷電路板。在印刷電路板的設(shè)計中，特別要注意地線的布置。通常把模擬地和數(shù)字地獨立設(shè)置在各自電路中，然后把模擬地和連到一點（星號標(biāo)志）。如果系統(tǒng)中只有一片MAX1403，那么可把該片的AGND和DGND引腳一起連到地平面；如果系統(tǒng)中有多片MAX1403，那么可把多塊芯片的AGND和DGND引腳相連，爾后連到一個公共點，而這個公共點應(yīng)盡量靠近MAX1403的星形地。    數(shù)字地嚴(yán)禁設(shè)計在芯片下面，因為這樣會把噪聲耦合給芯片，從而影響ADC正常工作。但是應(yīng)當(dāng)使模擬地在芯片下面運行，因為這樣能減少數(shù)字噪聲的耦合。MAX1403的電源引腳輸入線應(yīng)盡可能寬，以提供一個 低阻抗通道，從而降低電源線上脈沖的影響。

　　由于MAX1403是高分辨率的ADC，因而電源的耦合電路尤為重要。因此在印制電路板設(shè)計時，應(yīng)對所有的模擬電源輸入都加一級去耦電路，即用10μF鋰電容和0.1μF陶瓷電容并聯(lián)到地。而這些卻耦電路的元件應(yīng)盡可能靠近芯片的電源引腳，這樣才能獲得更好的去耦效果和消除因引線過線而帶來的干擾。