1 max121
晶元的效能與特點
max121晶元是乙個帶序列介面的14位模數轉換積體電路（adc），它包含有跟蹤/保持電路 的乙個底飄溢、底雜訊、掩埋式齊納電壓基準電源。它的轉換速度快、功率消耗底、取樣速率高達308 ks/s點，滿量程輸入電壓範圍為±5v，功耗為210 mw。可與大多數流行的數字訊號處理器的序列介面直接介面，該輸入可以接收ttl或cmos的訊號電平，時鐘頻率為0.1-5.5mhz。
max121晶元的功能方框圖如圖1所示。它有16腳和20腳模式，16腳有dip和so封裝，20腳有 ssop封裝。特點如下：
14位解析度；2.9 μs
極限引數:vdd對dgnd 0.3-+6v；vss對dgnd +0.3--7v；ain對agnd±15v；agnd對dgnd ±0.3v數字輸入對dgnd（cs，convst，mode，clkin，invclk，invfrm）；-0.3(vdd+0.3v)；數字輸出對dgnd（sfrm，fstrt，sclk，sdata ）+0.3(vdd+0.3v)；連續功率消耗（ta=+70 ℃）
強度超出上述極限引數可能導致器件的永久性損壞。這些僅僅是極限引數，並不意味著在極限引數條件下，或在任何其他超出技術規範規定的工作條件下，器件能有效地工作。延長在極限引數條件下的執行時間，會影響器件的可靠性。
2 工作電路
max121運用逐次比較技術和跟蹤/保持（t/h）電路，將模擬訊號轉換為14位序列資料輸出 碼。其控制邏輯介面很容易與大多數微處理器（霵）和數字訊號處理器（dsp）相連線，在大多數應用中只需要很少幾個無源元件。t/h電路不需要外接電容。
2.1 模擬輸入跟蹤與保持
根據等效輸入電路分析，給出adc的模擬比較器的取樣結構。內部緩衝器給保持電容充電，以減小轉換期間所要求的採集時間。模擬輸入端呈現6k輸入電阻及與其併聯的10pf電容。
在兩次轉換之間，緩衝器輸入通過輸入電阻連線到ain端。當轉換開始時，緩衝器與ain端 斷開，對輸入訊號取樣。在轉換結束時，緩衝器輸入端又連線到ain端，而且保持電容跟蹤 輸入電壓。無論何時，只要轉換沒有進行，t/h就處於跟蹤模式。在轉換開始以後，保持模 式啟動時間接近10 ns（視窗延遲）。從一次轉換到下一次轉換延遲變化的典型時間為30 ps（視窗抖動）。
2.2 電路時鐘頻率
max121工作時需要乙個與ttl，cmos電平相容的時鐘，時鐘頻率的範圍從0.1-5.5 mhz。為滿足2個時鐘週期400 ns採集時間的要求，最大時鐘頻率限制在5mhz。由於內部t/h 電壓下降速率的限制，所有模式的時鐘頻率不應低於0.1mhz。
2.3 輸出資料格式
轉換結果以16位序列資料流輸出，前14位為資料位（首先為msb），後2位為零。輸出資料 為二進位制補碼形式。在clkin的上公升沿，資料在sdata端同步輸出。
輸出資料可用fstrt或者sfrm輸出來分幀。fstrt（平常為低）低於msb1個時鐘週期變為高。fstrt的下降沿sdata端輸出msb。
sfrm輸出（當invfrm=vdd時通常為高）變為低的同時，msb出現在sdata端。16個時鐘週期以後 sfrm變為高電平。通過輸入接到數字地，可反轉sfrm的極性。要求每次轉換最少為18個時鐘週期，以獲得有效sfrm輸出。
如果有幾個器件共用序列匯流排，可以參看圖2的資料訪問和資料保持時序。
3 tms320
高速序列介面
3.1 上電後的初始化
如果滿足下列條件，上電後max121的首次轉換將是有效的。提供16個時鐘脈衝使t/h進入跟蹤模式，再加上跟蹤模式中資料採集的最小時間400 ns。確保基準源已經穩定。每1μ
f基準源旁路電容的穩定時間是0.5 ms（對22μ
f電容為11ms）。
3.2 序列時鐘最大速率
與數字訊號處理器介面時，max121的序列時鐘最大速率取決於處理器的序列資料輸入所要 求的最小建立時間和adc的時鐘與資料的最大延遲時間。max121有兩種方法將資料讀入處理器。 clkin是max121的輸入時鐘，而sclk是使資料移位進入處理器的序列時鐘，支援非同步資料傳輸的場合。tsu是處理器序列資料輸入端所要求的資料建立最小時間；tcd是max121的cl kin到sclk最大延時時間；tsc是max121的sclk到sdata的最大延時時間。max121 的sclk輸出驅動處理器的序列介面，此時可從以上議程中去掉tcd項，並允許使 用更快的時鐘頻率。在這種情況下，序列時鐘最大速度由下式計算：
fclkin=1/2(tsu+tsc)
3.3 高速資料序列介面
max121的靈活性使它可以與德州儀器公司tms320的各種序列介面連線。高速介面可使max121/tm320系統獲得最大的資料吞吐率，此時max121工作在它的最快時鐘。圖3示出了完成這種 介面所需的連線。圖4為介面的時序圖。
max121的clkin由外部時鐘振盪器驅動。tms320的xf0 i/o口驅動max121輸入端為低，啟動 一次轉換。tms320的clkr（接收時鐘）端配置為輸入，並由 max121的sclk輸出端驅動。max 121的sdata輸出端資料在時鐘的上公升沿改變狀態，而在時鐘下降沿，資料被鎖存到tms320的 dr輸入端。這樣可提供1/2個時鐘週期，以滿足tms320dr輸入端所需要的資料建立和保持時間。 max121sclk和sdata之間的最大時滯在+25時為65ns，所以1/2個時鐘週期足以滿足要求的建立和保持時間。
max121的fstrt輸出驅動tms320的fsr輸入，以對資料分幀。fstrt輸出的下降沿指示msb已準備好，可被鎖存。在下乙個時鐘下降沿，msb被鎖存在tms320。使用這種介面，tms320可接收16位字（在tms320序列口整體控制暫存器中，rlen=01），於是14位資料被時鐘同步移入dsp，同時跟隨兩位尾隨的0。
4 結論
近幾年來，隨著可攜式、手提式電子產品的日益增多，maxim系列產品的應用也越來越廣 泛，這裡詳細介紹了max121晶元在數字訊號處理高速序列介面電路方面的應用。同時max121積體電路也在語言識別和合成、dsp伺服合成、頻譜分析等領域都有廣泛的應用。
參考文獻
1 鄭玉牆，徐子聞maxim積體電路使用手冊.北京：人民郵電出版社，1988，1
2 中國電子協會訊號處理學會（譯）. 數字訊號處理程式庫.北京：清華大學出版社， 1988
3 王建新.tms320數字訊號處理器與應用.南京：南京理工大學出版社，1994，10
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