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2x4通道14位高速A/D轉(zhuǎn)換芯片MAX125及其應(yīng)用
Characteristic and Application of 2x4-Channel 14-bit high-speed Analog-to-Digital Sampling Chip MAX125

摘要：MAX125是MAXIM公司推出的一種2x4通道、14位高速、同時(shí)采樣且?guī)Р⑿形�機(jī)接口的逐次逼近型模-數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。本文介紹了該芯片的性能特點(diǎn)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳排列,并結(jié)合其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用,給出了由MAX125和TMS320F206微處理器共同構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的硬軟件設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：采樣保持;A/D;MAX125

---1.MAX125芯片簡(jiǎn)介

1.1概述

MAX125是MAXIM公司推出的一種高速、多通道、14位模-數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。該芯片內(nèi)部帶有一個(gè)14位、轉(zhuǎn)換時(shí)間為3μs的逐次逼近型（SAR）模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路（ADC）,4x14位的RAM,可和數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）總線接口的三態(tài)輸出器件;片內(nèi)還有4個(gè)采/保（T/H）,每個(gè)采/保的輸入對(duì)應(yīng)一個(gè)2選1模擬輸入（共有8個(gè)模擬輸入通道,4個(gè)一組,分為A和B兩組）,輸出經(jīng)4選1開(kāi)關(guān)到A/D轉(zhuǎn)換器。

MAX125具有以下基本特點(diǎn)：

• 電壓輸入范圍：-5V — +5V,電流輸入范圍：-667μA — +667μA
• 片內(nèi)帶有+2.5V基準(zhǔn)源,也可采用外部基準(zhǔn)源
• 具有±1/2LSB的積分非線性（INL）和差分非線性（DNL）
• 有8個(gè)可編程的轉(zhuǎn)換模式和一個(gè)低功耗模式（此時(shí)轉(zhuǎn)換模式缺省為A組單通道）
• 采用±5V電源供電
• 具有高速并行DSP接口
• 每秒取樣次數(shù)（sps）:

1個(gè)通道為250ksps

2個(gè)通道為142ksps

3個(gè)通道為100ksps

4個(gè)通道為76ksps

• 輸入電阻10kΩ
• 孔徑延遲為10ns
• 使用溫度范圍：

MAX125（A/B/C）CAX0℃至+70℃

MAX125（A/B/C）EAX-40℃至+85℃

• 采用SSOP-36封裝形式

1.2MAX125的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳說(shuō)明

MAX125的內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能框圖如圖1所示

MAX125的引腳排列如圖2所示,說(shuō)明如下：

CH2BCH2A：通道2的2路模擬信號(hào)輸入端,后經(jīng)一2選1多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)輸出為一路進(jìn)采樣/保持電路

MAX125的內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能框圖1

CH1BCH1A：通道1的2路模擬信號(hào)輸入端,后同通道2

AVDD：+5V（±5℅）模擬供電輸入端

REFIN：外部基準(zhǔn)電壓輸入端/內(nèi)部基準(zhǔn)電壓輸出端;在2.5V基準(zhǔn)電源上接10kΩ電阻后連于此端;為適應(yīng)溫度變化范圍大的場(chǎng)合,可選擇MAX6325芯片（最大溫漂1ppm/℃）直接為REFIN端供給2.5V電壓。

REFOUT：基準(zhǔn)緩沖器輸出端;增益為+1的內(nèi)部緩沖器在REFOUT端供給2.5V電壓。

AGND：模擬接地端

D13-D6：并行數(shù)據(jù)輸出端（D13=MSB）

DVDD：+5V（±5℅）數(shù)字供電輸入端

DGND：數(shù)字接地端

D5 D4：并行數(shù)據(jù)輸出端

D3/A3-D0/A0：雙向的數(shù)據(jù)/地址端（D0/A0=LSB）;輸入數(shù)據(jù)（A0-A3）及輸出數(shù)據(jù)(D0-D13)是多路的三態(tài)雙向接口,此并行I/O口很易與微處理器或DSP相接;由和為高時(shí),它不使能

的輸入并強(qiáng)制此I/O口呈高阻狀態(tài)。

CLK：時(shí)鐘輸入端;通常為16MHz,占空比必須為30℅至70℅,以保證信噪比SNR和動(dòng)態(tài)噪聲電平DNL的性能。

和

低,編程A0-A3,置相應(yīng)的模式轉(zhuǎn)換命令字,當(dāng)上升沿時(shí),則所設(shè)命令字寫入MAX125,從而完成轉(zhuǎn)換模式設(shè)定（注：通電MAX125的缺省轉(zhuǎn)換模式為A組單通道模式）。

脈沖（1≤N≤4）。

變?yōu)榈捅硎舅�有通道轉(zhuǎn)換完成。

AVSS：-5V（±5℅）模擬供電輸入端

CH4ACH4B：通道4的2路模擬信號(hào)輸入端,后同通道2

CH3ACH3B：通道3的2路模擬信號(hào)輸入端,后同通道2

2．MAX125在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1硬件設(shè)計(jì)

電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)終端裝置FTU是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)饋線自動(dòng)化的核心設(shè)備,它應(yīng)能采集線路的電壓、開(kāi)關(guān)經(jīng)歷的負(fù)荷電流和有功功率、無(wú)功功率等模擬量,并及時(shí)將上述信息發(fā)給遠(yuǎn)方自控中心,以確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此多通道、高速、同時(shí)采樣的MAX125芯片特別適合這樣的場(chǎng)合。

FTU的數(shù)據(jù)采集處理部分電路原理框圖3

上圖3為FTU的數(shù)據(jù)采集處理部分的電路原理框圖。來(lái)自電壓、電流互感器（PT、CT）的交流電壓、電流信號(hào)首先經(jīng)RC濾波器,再經(jīng)放大器（接成射極跟隨）連接到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端上,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后,輸出編碼以2進(jìn)制補(bǔ)碼形式輸入到TMS320F206 DSP[1]。

MAX125的工作模式可由CPU編程設(shè)定,寫信號(hào)的上升沿鎖存D0-D3,由此決定工作模式（見(jiàn)下表）并保持不變,直到重新編程。MAX125轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)由高變低初始化A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程,其上升沿使片內(nèi)多個(gè)采/保同時(shí)保持各自模擬輸入信號(hào)。根據(jù)設(shè)定的工作模式,順序轉(zhuǎn)換各通道模擬輸入,并將量化值順序存入片內(nèi)4x14位緩沖器中。當(dāng)最后一個(gè)通道轉(zhuǎn)換完成,給出轉(zhuǎn)換完成信號(hào),自動(dòng)申請(qǐng)F(tuán)206的中斷[2]。