1 MAX1200的特點(diǎn)功能
新型ADC正在朝著低功耗,、高速、高分辨率的方向發(fā)展，新型流水線結(jié)構(gòu)正是實(shí)現(xiàn)高速低功耗ADC的有效方法,。而MAX1200則是采用這一新技術(shù)的高速,、高精度、低功耗ADC的代表,。
MAX1200是一種16位,、采樣率可達(dá)1Msps的單片集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部的CMOS積分電路采用全差分多級(jí)流水線結(jié)構(gòu),，它具有快速的數(shù)字誤差校正和自校準(zhǔn)功能,，能保證在全采樣率時(shí)具有16位的線性度和91dB的非雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR），以及良好的信噪比（SNR）和諧波失真（THD）特性,。MAX1200主要應(yīng)用于高分辨率圖象系統(tǒng),、掃描儀、數(shù)字通訊,、檢測(cè)儀表和數(shù)據(jù)接收等領(lǐng)域,；其主要技術(shù)特點(diǎn)如下：
●采用單電源＋5V供電；
●采用±VREF差分輸入,，正向參考電壓RFPF由外部＋4．906V電壓基準(zhǔn)提供,，負(fù)向參考電壓RFNF接至模擬地；
●在輸入信號(hào)為100kHz時(shí),，其信噪比為87dB,；
●在輸入信號(hào)為100kHz時(shí)的非雜散動(dòng)態(tài)范圍為91dB；
●在1Msps速率和＋5V供電時(shí),，其器件功耗為273mW,；
●具有±0．5LSB的差分非線性誤差；
●采用三態(tài),、二進(jìn)制補(bǔ)碼輸出,；
●具有快速、可控自校準(zhǔn)功能,；
●采用44腳MQFP封裝,，表1為其功能說(shuō)明。
2 工作原理
流水線型（pipeline）ADC又稱為子區(qū)式ADC,，它由級(jí)聯(lián)的若干級(jí)電路組成,，每一級(jí)包括一個(gè)采樣／保持放大器、一個(gè)低分辨率的ADC和DAC以及一個(gè)求和電路,，其中求和電路還包括可提供增益的級(jí)間放大器,。其快速精確的n位轉(zhuǎn)換器是由分為兩段以上的子區(qū)（流水線）來(lái)完成。每級(jí)電路的采樣／保持器對(duì)輸入信號(hào)取樣后先由一個(gè)m位分辨率的粗A／D轉(zhuǎn)換器來(lái)對(duì)輸入進(jìn)行量化,，接著用一個(gè)至少n位精度的乘積型數(shù)模轉(zhuǎn)換器（MDAC）來(lái)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)于量化結(jié)果的模擬電平并送至求和電路,，然后由求和電路從輸入信號(hào)中減掉此模擬電平,，并將差值精確放大到某一固定增益后送交下一級(jí)電路進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)這樣各級(jí)的處理后,，再由一個(gè)較高精度的K位細(xì)A／D轉(zhuǎn)換器對(duì)殘余信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,。最后將上述各級(jí)粗、細(xì)A／D的輸出組合起來(lái)以構(gòu)成高精度的n位輸出,。應(yīng)當(dāng)注意的是：這些操作必須滿足以下不等式以便糾正重疊錯(cuò)誤：
l m＋k＞n
其中,，l為級(jí)數(shù)，m為各級(jí)中ADC的粗分辨率,，k為精細(xì)ADC的細(xì)分辨率,，而n則是流水線ADC的總分辨率。圖1所示為MAX1200的4級(jí)流水線ADC的原理圖及每級(jí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,，其中m＝8,，l＝4，n＝16,。由于采用的開關(guān)電容流水線結(jié)構(gòu)中存在著開關(guān)電容之間的失配問(wèn)題,，所以整個(gè)電路的精度由校正和校準(zhǔn)邏輯來(lái)控制。流水線結(jié)構(gòu)的4個(gè)采樣過(guò)程在輸入信號(hào)被采樣和數(shù)據(jù)輸出到D51－D0之間將引入一個(gè)等待時(shí)間,，也就是流水線延遲,。但是在連續(xù)采樣的情況下可以獲得連續(xù)的輸出。圖2所示為其數(shù)據(jù)輸出時(shí)序圖,。
美國(guó)TI公司的DSP芯片TMS320F206（以下簡(jiǎn)稱F206）是一種低價(jià)格,、高性能的16位定點(diǎn)DSP，可廣泛應(yīng)用于圖形圖像處理,、語(yǔ)音處理,、儀器儀表、通信,、多媒體及軍事等領(lǐng)域,。它運(yùn)算速度快（可達(dá)40MIPS），功能強(qiáng),，其源代碼為’C1x,、’C2x兼容，同時(shí)與'C5x向上兼容,，而其片內(nèi)外設(shè)也向TMS320C5x靠攏,。TMS320F206內(nèi)部采用程序和數(shù)據(jù)分開的哈佛結(jié)構(gòu)，它具有專門的硬件乘法器,。該芯片采用四級(jí)流水線操作,，可提供特殊的DSP指令，并可快速實(shí)現(xiàn)各種處理算法,。圖3為MAX1200的外圍電路與TMS320F206的接口連接,。
4 小結(jié)
利用流水線型ADC可以實(shí)現(xiàn)高速高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換，這一技術(shù)是新型ADC的代表,。MAX1200與DSP配合使用可將高速,、高精度、低功耗的數(shù)字采集系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于數(shù)字通訊,、高分辨率圖象系統(tǒng),、掃描儀等各種數(shù)字化系統(tǒng)中。
