Obecně lze říci, že obvody této firmy se vyznačují několika dobrými vlastnostmi: nízký příkon, režim Stand-by pro bateriové aplikace, pouzdra pro povrchovou montáž, přizpůsobení pro nízkonapěťovou logiku (3V, 3,3V, 5V), univerzální použití.

        Protože konstruktéra nutně zajímá, jakým způsobem připojí AD převodník ke svému zařízení a jak složitou komunikaci použije, rozdělil jsem níže uvedené obvody do kategorií AD převodníky se sériovým výstupem a s paralelním výstupem.
Tím jsem také principiálně rozdělil obvody dle rychlosti a použití. Malou perličkou je oddíl Speciální AD převodníky a filtry.
Několik málo odkazů na jiné firmy pro srovnání jejich sortimentu je uvedeno v závěru dokumentu, stejně tak odkaz na českého distributora této firmy.

Pozn. Číslo v závorce za obvodem znamená počet multiplexovaných vstupů.

AD převodníky se sériovým výstupem:

        Nejnovějším přírůstkem do rodiny sériových AD převodníků jsou obvody MAX1106/MAX1107. Jedná se o osmibitové převodníky s pseudo-diferenčním vstupem, vybavené interním zdrojem referenčního napětí, SAMPLE/HOLD převodníkem a hodinovým generátorem. Jejich výhodou je nejmenší pouzdro ve své kategorii - uMAX 10 (poloviční než SOIC-8).

        Desetibitové převodníky MAX1243 (1), MAX1249 (4), MAX148 (8) a dvanáctibitové MAX1241 (1), MAX1247 (4) a MAX147 (8) jsou ideální pro bateriové napájení, neboť pracují v širokém rozsahu napájecích napětí 2,7V – 5,25V a jejich proudová spotřeba je 0,9mA při vzorkování rychlostí 133kSPS. Nejnižšího napájecího napětí (až 2,375V) dosahuje obvod MAX1245 (8), který nabízí rozlišení 12 bitů. V pětivoltových aplikacích vyhoví obvody MAX186 nebo MAX188, které jsou taktéž vybaveny osmi vstupy a dvanáctibitovým rozlišením.

        Rychlé 16- a 14-tibitové převodníky MAX194 a MAX195 odebírají pouze 80mV při plné vzorkovací rychlosti 85kSPS, při 100SPS pak jen 175uW. Nabízeny jsou jak v DIP, tak v SOIC pouzdru.

        Obvody MAX196 (6)/MAX197 (8)/MAX198 (6)/MAX199 (8) nabízejí při rozlišení 12 bitů softwarově nastavitelný rozsah vstupního napětí zvlášť pro každý vstup (unipolární i bipolární, 2V/4V nebo 5V/10V). Obvody jsou vybaveny ochranou vstupů proti přepětí, napájí se jediným napětím +5V.

AD převodníky s paralelním výstupem:

        Nejnovějším přírůstkem v této oblasti je obvod MAX1200. Při rozlišení 16 bitů nabízí při plné vzorkovací rychlosti 1MSPS dynamickou nelinearitu 0,5 LSB a zpoždění výstupu oproti okamžiku vzorkování 4 hodinové takty. Jeho výhodou je jediné napájecí napětí +5V, vstupní rozsah -Uref až +Uref, diferenciální vstup a schopnost autokalibrace.

        AD převodníky MAX113 (4), MAX114 (4), MAX117 (8), MAX118 (8), MAX152 (1) a MAX153 (1) mají univerzální použití, např. v oblasti zpracování signálů DSP. Všechny jsou osmibitové, s maximální celkovou nelinearitou +/-1LSB. V 5V verzi trvá převod 0,66us (max. 1,2MSPS), ve 3V verzi 1,8us (max. 400kSPS). V shut-down módu obvody protéká proud max. 1uA, při plném zatížení je jejich odběr cca 30mW, takže obvody jsou vhodné pro bateriové aplikace. Osmivstupové AD převodníky mají poslední vstup spojen interně s referenčním napětím, takže je možné je softwarově monitorovat a zkalibrovat.

        MAX191 vyhoví v aplikacích, kde potřebujete paralelní 12-tibitový výstup a jeden diferenční vstup, obsahuje interní zdroj referenčního napětí i S/H převodník. Vzorkovací kmitočet dosahuje 100kSPS a obvod při něm odebírá ze zdroje 3mA. V power-down módu odebírá 50uA, ale stejný odběr má i v případě vzorkování kmitočtem 100SPS.

        Mezi velmi rychlé převodníky lze zařadit např. obvody MAX1114, MAX100 a MAX101. MAX1114 je osmibitový převodník se vzorkováním až 150MSPS. Při vstupním kmitočtu 50MHz má odstup signál/šum 46dB. (pozn. MAX1125 nabízí až 300MSPS). Obvody MAX101 a MAX100 nabízejí vzorkovací kmitočet 500 a 250MSPS. Oba obsahují interní S/H převodník s šířkou pásma 1,2GHz, efektivní rozlišení při plné rychlosti vzorkování je 7,1 bitu, poměr signál/šum 45dB.

Speciální AD převodníky a filtry:

        Konstruktéry panelových měřidel určitě potěší obvody MAX138, MAX139 a MAX140 coby 3,5-místné budiče LCD, LED a nízkopříkonových LED displejů. Jejich napájení se pohybuje v širokých mezích od 2,7V do 7V, vstupy napětí jsou diferenciální s rozsahem +/-2V. Jedná se o funkční náhradu ICL7106/7.

        MAX155 (8) a MAX156 (4) jsou osmibitové AD převodníky, které vzorkují všechny vstupy najednou, tzn. každý vstup má vlastní S/H převodník. Signál z něj je pak vzorkován interním AD převodníkem (3,6us na kanál) a uložen do dvoubránové RAM paměti (pro každý kanál 8 hodnot). Tato vlastnost umožní vytvoření systému s vysokou propustností. Oba obvody dále obsahují interní zdroj referenčního napětí 2,5V.

        AD převodníky ke své funkci potřebují tzv. anti-aliasing filtry. MAXIM připravil pro tyto aplikace např. Butterworthovy filtry MAX291, MAX295, Besselovy filtry MAX292, MAX296 a eliptické filtry MAX293, MAX294 a MAX297. Jedná se o filtry osmého řádu se spínanými kondenzátory. Obvody se dodávají v pouzdrech mini-DIP 8 a SO 16. Tyto filtry jsou obzvlášť vhodné pro antialiasing, analýzu šumu, filtrování signálu z číslicově-analogového převodníku a omezení sériového rušení kmitočtem sítě. Mezní kmitočet filtrů se nastavuje frekvencí přivedenou na hodinový vstup, obvody lze napájet napětím +5V nebo bipolárním napětím +/-5V. Programovací kmitočet je 50 nebo 100-krát vyšší než mezní kmitočet filtru.

Pozn. Alias je efekt, který vzniká nedodržením Nyquistova teorému vzorkování, tzn. vnímání mnohem nižší frekvence, než je skutečná vstupní frekvence AD převodníku, což může způsobit velké problémy při následné analýze signálu. Proto se před AD převodníky přidávají dolní propusti, které všechny kmitočty, vyšší než polovina vzorkovacího kmitočtu, odstraní.

Závěr:

        Samozřejmě výčet nabízených obvodů není kompletní, mnohem více informací naleznete na firemních stránkách MAXIM.
Autorizovaným dodavatelem těchto součástek pro Českou republiku je firma SE Spezial-Electronic KG. 

        Ekvivalenty či podobné obvody vyrábějí i firmy Texas Instruments (např. zde), Analog Devices (zde) či SIPEX (zde), další informace viz náš Odkazník světových firem. Pravdou však je, že např. od firmy Texas Instruments jako „bastlíř“ nemám valnou šanci sehnat jakýkoli obvod, ačkoli jejich sortiment je také velmi široký a kvalitní.

Literatura:

Webové stránky výše uvedených firem
Věstník firmy MAXIM
M. Mikulec, V. Havlíček: Základy teorie elektrických obvodů 2, Vydavatelství ČVUT, 1997

Poznámky:

• všechny dokumenty zde obsažené jsou aktuální k datu 14.4.1998.
• dokumenty lze přečíst/vytisknout volně šiřitelným produktem Acrobat Reader firmy Adobe.
  

  Tomáš Dresler