高性能∑-Δ ADC的原理及应用

　4.2 极限参数

　　下面是MAX1403ADC芯片的极限参数。

　　●模拟电源电压（V+）：-0.3V～+6V；

　　●数字电源电压（VDD）：-0.3V～+6V；

　　●模拟地与数字地间的电压：-0.3V～+0.3V；

　　●模拟输入电压：-0.3V～（V++0.3V）；

　　●模拟输出电压：-0.3V～（V++0.3V）；

　　●参考电压：-0.3V～（V++0.3V）；

　　●所有数字输出电压：-0.3V～（VDD+0.3V）；

　　●所有其它数字输入电压：-0.3V～+6V；

　　●时钟输入和时钟输出电压：-0.3V～（VDD+0.3V）；

　　●功耗：50mW。

5 应用电路

　　由于MAX1403具有多种功能，所以在各种宽动态范围（电子称和压力传感器）和串行接口的单片机系统中颇受欢迎，下面给出几个主要的应用电路。

5.1 RTD应用电路

　　由MAX1403 和少量外围元件组成的3线RTD实用线路如图3所示。图中的两个电流源（200μA）是经过严格匹配的，其目的是为了补偿3线RTD线路中的误差。在3线 RTD电路中，如果只作用一个电流源，那么引线电阻将会对系统产生误差，此时200μA电流通过RL1将产生一个误差电压并加到PGA的两上输入端（AIN1和AIN2）。如果再使用另一个大小和前一个电流源大小相等的电流源。那么该电流源在RL2也将产生一个误差电压，其大小和RL1的误差电压大小相同，方向相反，从而可保证AIN1和AIN2输入端的误差电压为零，即不受引线电阻的影响。图3中的参考电压是由一个电流源（200μA）在 12.5kΩ电阻的压降提供的，这样设置能保证ADC获得更精确的比率结果。

　　4线RTD应用电路如图4所示。该图与3线RTD线路唯一的区别是测量输入端AIN1和AIN2没有引线电阻产生的误差电压。电流源OUT1能够给RTD提供一个激励电流，而电流源 OUT2提供的电流，在电阻RREF可产生一个参考电压供调制器使用。在4线RTD应用电路中，模拟输入电压里的RTD温度误差是由于RTD电流源温漂产生的，它可以利用改变参考电压的方式进行补偿，从而使输入端AIN1和AIN2的误差电压达到零。

5.2 与单片机的接口电路

　　由MAX1403 和单片机68HC11组成的接口实际线路如图5所示。从图5中可以看出，该接口电路非常简单，是花纲单片机I/O口较少的一种。当单片机具有一个硬件 SPI（串行外设接口）时，就能使用三线接口，并与MAX1403直接相连。SPI硬件在SCLK上产生8个脉冲就能在一个引脚上移入数据，而在另一个引脚上移出数据。

　　为了获得最佳效果，可使用一个硬件中断来监视INT引脚和采集新数据（硬件中断有效时）。如果硬件中断无效或中断执行时间比选择转换速率时间长，可使用SYNC位来防止测量时从数据输出寄存器中读出数据。

　　MAX1403 的另一种接口电路如图6所示。从图中看出，该接口电路所耗费的单片机I/O口更少，线路更简洁。全体单片机的I/O引脚均可与MAX1403接口。如果一个双向中开漏I/O引脚有效，即可把DOUT和DIN相连，从而进一步降低接口引脚数。要使用MAX1403三线接口，图中CS引脚必须接地。

5.3 4～20mA变送器

　　由MAX1403 和μC/μP及DAC等电路组成的4～20mA变送器如图7所示。这是一种低电压、单电源供电、易与光耦合器接口的变送器，其性能非常良好。变送器从 4～20mA环路中得到功率（能量），从而使变送器电路的电流被限制在4mA。如果把环路电流的容限进一步限制在3.5mA，那么变送器仍然可将环路电流保持在3.25mA，因为MAX1403本身消耗电流为250μA（0.25mA）。

6 印刷电路板和元件装接中的问题

　　为了使ADC获得最佳的性能，必须使用模拟地和数字地分开的印刷电路板。在印刷电路板的设计中，特别要注意地线的布置。通常把模拟地和数字地独立设置在各自电路中，然后把模拟地和连到一点（星号标志）。如果系统中只有一片MAX1403，那么可把该片的AGND和DGND引脚一起连到地平面；如果系统中有多片MAX1403，那么可把多块芯片的AGND和DGND引脚相连，尔后连到一个公共点，而这个公共点应尽量靠近MAX1403的星形地。 数字地严禁设计在芯片下面，因为这样会把噪声耦合给芯片，从而影响ADC正常工作。但是应当使模拟地在芯片下面运行，因为这样能减少数字噪声的耦合。MAX1403的电源引脚输入线应尽可能宽，以提供一个 低阻抗通道，从而降低电源线上脉冲的影响。

　　由于MAX1403是高分辨率的ADC，因而电源的耦合电路尤为重要。因此在印制电路板设计时，应对所有的模拟电源输入都加一级去耦电路，即用10μF锂电容和0.1μF陶瓷电容并联到地。而这些却耦电路的元件应尽可能靠近芯片的电源引脚，这样才能获得更好的去耦效果和消除因引线过线而带来的干扰。