MAX1032是美信公司推出的AD采样芯片MAX1030-MAX1033系列中一款。该系列是采样范围可达±12 V的多量程、低功耗、14位逐次逼近型串行输出模数转换器(ADC)，数据传输符合SPI协议。当采用+5 V单电源供电时，其转换速率高达115 ksps。
MAX1032内部主要由模拟输入复用器及多通道电路、控制逻辑和寄存器、可编程增益放大器(PGA)逐次逼近数模转换器(SAR ADC)、串行I／O(Serial I／O)以及先进先出寄存器(FIFO)等主要模块构成。
图1 MAX1032引脚图
MAX1032的各引脚功能如下：
CH0～CH7：模拟信号输入端。单端输入范围为：O～+6 V、-6 V～0、0～+12 V、-12 V～0和±3V；±6 V，±12 V，差分输入，范围为：±6 V、±12V和±24V；
/CS：片选输入，低电平有效。只有该端置低，数据才可同步输入(DIN)或输出(DOUT)；
DIN：串行数据输入。/CS为低时，DIN上的数据在SCLK的上升沿输入片内；
SSTRB：串行触发输出。在内部时钟模式下，SSTRB的上升沿跳变表明转换完成；在外部时钟模式下，SSTRB一直为低电平；
SCLK：串行时钟输入；
DOUT：串行数据输出。在/CS为低时，DOUT上的数据在SCLK的下降沿输出；/CS置高时，DOUT为高阻状态；
REFCAP：参考电压旁路端。对于外部参考电压模式。REFCAP连到AVDD；对于内部参考电压模式，通过一个0．01μf的电容连到AGNDl；
REF：内部基准电压输出或外部基准电压输入。在外部参考电压模式下，REF端可接由外部电路提供的3．800-4．0136 V的基准电压；在内部参考电压模式下。REF端与AGNDl端之间必须连接容量为1μF的滤波电容，该端由芯片内部提供4．096 V参考电压；
DGNDO：数字I／O地；
DGND：数字地；
DVDDO：数字I／O电源输入。输入范围为+2．7～+5．25 V；
DVDD：数字电源输入；
AVDDl：模拟输入电源1，输入范围为+4．75～+5．25 V；
AVDD2：模拟输入电源2，输入范围为+4．75～+5．25 V；
AGNDl：模拟地1；
AGND2：模拟地2；
AGND3：模拟地3。
设计时，AGNDl，AGND2，AGND3，DGNDO，DGND必须接到一起。
MAX1032的特性
(1)输入通道：八个单端或四个差分模拟输入；
(2)输入范围：由软件编程确定（每通道独立）, 单端输入范围为0V到+6V、 -6V到0V、 0V到+12V、-12V到0V、 ±3V、±6V及± 12V,；差分输入范围为±6V、±12V及±24V ；
(3)接口特性：数据和信号接口电平与SPITM/QSPITM/MICROWIRETM兼容，可以和供电电压为2.7V至5.25V的计算机系统直接连接；
(4)采样速率: 115ksps；
(5)基准电压：可采用内部基准，也可采用外部基准，基准电压范围3.800V～4.136V。
MAX1032的工作原理
在使用MAX1032进行采样前，通常需要确认信号的输入阻抗在17 kΩ以内。
MAX1032总共有三种工作模式：外部时钟模式，外部采样模式和内部时钟模式。
外部时钟模式：以最快的转换速率达到最大的吞吐量，由用户直接控制采样时，CSn在转换过程中始终为低，这时，用户可通过SCLK控制A／D的转换并对结果读取。SSTRB始终为低，其转换时序图如图2A所示。SCLK的周期(tCP)必须在272 ns～62 us之间。其中高低电平宽度均需大于109 ns(tCL，tCH)。在CSn由高变低后的40 ns(tCSS)，可以开始对SCLK上跳沿计数，DIN的输入建立时间至少40 ns (tDS)，DIN将在SCLK上跳沿时同步输入(tDH)，SCLK上跳沿之后，将忽略DIN。在CSn变低之后40 ns(tDV)内，DOUT开始有效，而在CSn拉高后40 ns(tTR)内，DOUT将输出保持高阻态，其时序描述如图2B所示。
图2 MAX1032工作时序
在内部时钟模式，系统将以较快的速率达到最大的吞吐量，并由内部时钟控制采样，用户只需提供一个字节的SCLK，再拉高CSn，即可启动转换。和外部采样模式相同，SSTRB上跳变表示转换完成，此时，用户便可提供两个字节的SCLK来读取转换结果。
在外部采样模式，系统将以最慢的转换速率达到最大的吞吐量，并由用户直接控制采样，用户可提供两个字节的SCLK，再将CSn拉高，以启动转换。SSTRB上跳变表示转换完成，用户提供两个字节的SCLK可读取转换结果。
MAX1032总共有三个控制字：模拟输入配置字、模式控制字和转换启动字。图2B所示是模拟输入控制字和模式控制字的工作时序图。三个控制字均为8位。
对于模拟输入配置字，DO～D2是选择量程的，MAX1032总共有10种量程可以选择；D3是差分／单端选择位，为低表示采样信号为单端输入．为高表示差分输入。D4～D6是输入通道选择，总共有8个采样通道。D7是字开始位，置高表示字输入开始。
对于模式控制字，D0～D2必须为低，D3必须为高。D4～D6用于工作状态选择，总共有6种工作状态。D7是字开始位，同样，置高表示字输入启动。
转换启动字D7是字开始位，D4～D2是输入通道选择。用法和模拟输入配置字相同，操作时DO～D3必须为低。
三个控制字的输入顺序是模拟输入配置字，模式控制字，转换启动字。
信号输入控制字用来选择被转换的模拟通道、转换方式和转换范围，其格式如图3所示。
图3 MAX1032信号输入控制字
MAX1032有外部时钟、外部采样、内部时钟等三种工作模式，通过图4所示的工作模式控制字进行选择。
图4 MAX1032工作模式控制字
（1）外部时钟模式。在此模式下能达到最快的转换速率。SCLK控制模拟信号的采集及转换，这样在模拟信号的获取时，更加便于精度的控制。
（2）外部采样模式。在此模式下以最慢的转换速率达到最大限度的吞吐量。其主要特点是由SCLK控制模拟信号的采集、内部时钟控制模拟信号的转换。在前15个时钟周期内CS必须保持低电平，然后发生跳变并保持高电平。为了得到最佳的转换效果，应将DIN和SCLK置空闲位。
（3）内部时钟模式。在此模式下，内部时钟控制模拟信号的采集和转换，内部时钟在SCLK的第8个周期的下降沿后的100ns-400ns时间内启动转换，其速率大约为4.5MHz。转换结束后,SSTRB置位高电平、CS置位低电平导出转换结果。
应用举例：MAX1032与DS87C520的接口方法与软件设计。
DS87C520介绍：达拉斯公司生产的DS87C520是一种新型高速全静态CMOS单片机，其引脚和指令集与8051单片机完全兼容。DS87C520的处理器核心经过重新设计，一个机器周期只占4个时钟周期。实际应用表明，若时钟频率相同，DS87C520执行相同指令的速度是8051的1.5到3倍，加上DS87C520最高时钟频率为33MHz,而8051仅为12MHz，因此DS87C520为一款高速单片机，可以满足高速数据传输过程中的速率要求。此外，DS87C520还有两个全双工串行口、13个中断源、16KB片内 EPROM、1KB片内SRAM、双数据指针、电源电压下降自动复位、可编程看门狗定时器等丰富的硬件功能，使其具有了广阔的应用领域与前景。
MAX1032与DS87C520的连接
图5是MAX1032与DS87C520的应用连接。在本例中，我们采取的是内部时钟模式，工作模式控制字为10101000B。为了提高计算机系统的抗干扰能力，在MAX1032与DS87C520之间增加了高速光电耦合器6N136，以隔离现场干扰对计算机的影响。对MAX1032的控制是通过DS87C520的P1口进行的。其中,SSTRB反映了A／D转换的工作状态，可以用查询方式或中断方式监测该信号，以便及时读取正确的转换结果。
图5 MAX1032与DS87C520的应用连接
程序采用C51语言编写，并在KEILC51 V6．20环境下通过了调试。程序的编写思路是：定义DS87C520的P1.0为MAX1032的片选信号CS，P1.1为数据输入DIN,P1.2为数据输出DOUT，ALE提供MAX1032的时钟信号SCLK。在确定并送入信号输入控制字和工作模式控制字后,A/D转换被启动，经过一段时间的延时（A/D转换），SSTRB端发生上升沿跳变，表明A/D转换结束。在时钟SCLK的作用下，从数据输出端DOUT读出两个字节长度的转换结果。将读出的数据存入两个无符号字符变量中，将这2个字符变量拼成一个16位无符号整型变量作用函数返回值返回，返回值的低14位有效。
结论：Maxim公司的高性能A/D系列的产品已在多种场合得到了广泛的应用，如高精度数据采集系统、工业过程控制、便携式数字仪表、医疗仪器等。本文介绍了Maxim最新推出的14位多通道串行ADC MAX1032的性能和特点，给出了典型的应用实例及程序，读者可将其灵活运用于自己的系统设计中。
