ADC080x 8 位微处理器兼容模数转换器技术规格与应用总结

ADC0801、ADC0802、ADC0803、ADC0804 和 ADC0805 器件均采用 CMOS 8 位逐替 使用差分电位阶梯的逼近转换器 （ADC） – 类似于 256R 产品。这些转换器设计用于允许与NSC800和INS8080A衍生产品一起运行 控制总线带有三态输出锁存器，直接驱动数据总线。这些ADC看起来像 存储器位置或微处理器的 I/O 端口，无需接口逻辑。
*附件：adc0802-n.pdf

差分模拟电压输入允许增加共模抑制和 偏移模拟零输入电压值。此外，电压基准输入可以 调整为允许将任何较小的模拟电压跨度编码到完整的 8 位分辨率。

特性

• 与 8080-μP 导数兼容 – 无需
  接口逻辑 – 访问时间 135 ns
• 与所有微处理器的简单接口，或
  作为独立设备运行
• 差分模拟电压输入
• 逻辑输入和输出符合MOS和
  TTL电压电平规范
• 与 2.5V （LM336） 基准电压源配合使用
• 片上时钟发生器
• 0V 至 5V 模拟输入电压范围，
  采用 5V 单电源
• 无需零调整
• 0.3 英寸标准宽度 20 引脚 DIP 封装
• 20引脚模制芯片载体或小外形
  封装
• 按比例或 5 V 运行 直流 ， 2.5 伏 直流 ，或模拟量程调整电压基准
• 主要技术参数
  • 分辨率：8位
  • 总误差：±1/4 LSB、±1/2 LSB 和 ±1 LSB
  • 转换时间：100 μs

参数

方框图

ADC080x 系列（含 ADC0801/02/03/04/05）是德州仪器（TI）推出的通用型 8 位模数转换器（ADC），核心优势为微处理器（µP）直接兼容、单电源供电与灵活的接口设计，专为温度传感器、电压源、传感器信号转换等工业控制与数据采集场景设计。器件采用逐次逼近架构，支持差分模拟输入与多种参考电压配置，文档版本为 SNOSBI1C，发布于 2009 年 11 月，2015 年 6 月修订，提供 20 引脚 PDIP 与 SOIC 封装，工作温度范围 - 40°C 至 85°C（部分型号 0°C 至 70°C）。

一、核心参数与性能特性

1. 基础规格

• ADC 性能 ：8 位分辨率，无丢失码；总误差因型号而异，ADC0801 最小（±1/4 LSB），ADC0804/05 最大（±1 LSB）；无需调零，差分模拟输入范围 0 V 至 5 V（单 5 V 供电），支持偏移与共模噪声抑制。
• 动态与时序性能 ：转换时间 100 µs（时钟 640 kHz 时），转换速率最高 9708 次 / 秒（自由运行模式）；访问时间 135 ns（典型值），三态输出可直接驱动数据总线；内部集成时钟发生器，支持外部 RC 振荡或外部时钟输入（100 kHz-1.46 MHz）。
• 接口特性 ：兼容 8080、Z-80、6800 等 8 位微处理器，无需额外接口逻辑；控制引脚（CS、RD、WR）支持 TTL/MOS 电平；8 位并行数据输出（DB0-DB7），INTR 引脚提供转换完成中断指示。

2. 供电与功耗

• 供电范围 ：单电源供电 4.5 V-5.5 V（标称 5 V），VCC 可兼作参考电压，也可通过 VREF/2 引脚接入 2.5 V 等外部参考。
• 功耗表现 ：典型供电电流 1.1 mA-2.5 mA（依型号与时钟频率），低功耗特性适配电池供电与嵌入式系统。

3. 封装与环境适应性

• 封装类型 ：20 引脚 PDIP（26.073mm×6.604mm）与 SOIC（12.80mm×7.50mm）封装，结到环境热阻 38.5°C/W（PDIP）、63.8°C/W（SOIC），适配传统与小型化 PCB 布局。
• 可靠性 ：ESD 防护（HBM ±800 V）；存储温度范围 - 65°C 至 150°C，引脚焊接温度 220°C-300°C（依封装类型），满足工业级应用要求。

4. 关键功能特性

• 通用适配功能 ：差分输入设计提升共模抑制比，可抵消固定偏移电压（如 4-20 mA 电流环转换）；支持比例缩放模式或固定参考模式，VREF/2 引脚可调整输入电压跨度，实现小信号满分辨率转换。
• 系统集成特性 ：三态输出锁存器直接驱动微处理器数据总线；内部时钟发生器简化外围电路，外部仅需 RC 元件即可振荡；支持自由运行（连续转换）与中断驱动两种工作模式，适配不同系统时序需求。

二、工作模式与功能原理

1. 核心架构

采用 “差分输入采样→逐次逼近寄存器（SAR）→256R 电阻网络→比较器→三态输出锁存器” 架构，通过 CS（片选）、WR（写 / 启动）、RD（读）引脚控制转换流程：WR 引脚低电平启动转换，转换完成后 INTR 引脚拉低，RD 引脚低电平读取数据并复位 INTR。

2. 主要工作模式

模式	核心配置	关键参数	适用场景
单次转换模式	微处理器触发 WR 信号启动，INTR 中断读取	转换时间 100 µs，需手动触发下一次转换	精准控制的离散采样场景
自由运行模式	INTR 引脚接 WR 引脚，CS 接地	自动连续转换，转换速率 9708 次 / 秒	高速连续数据采集
微处理器接口模式	映射为内存地址或 I/O 端口	支持中断或查询方式读取数据	微处理器控制系统

3. 关键功能细节

• 参考电压配置 ：支持三种参考模式，VCC 作为参考（5 V 跨度）、VREF/2 接 2.5 V（2.5 V 跨度）、外部调整 VREF/2 实现自定义跨度（如 0.5 V-3.5 V 输入）。
• 差分输入应用 ：VIN (-) 引脚可接入偏移电压，实现输入信号零点偏移（如抵消传感器基线电压），同时提升共模噪声抑制能力。
• 时钟配置 ：内部时钟通过 CLK R（电阻）与 CLK IN（电容）构成 RC 振荡，典型 640 kHz 时钟对应 100 µs 转换时间；也可通过 CLK IN 引脚接入外部时钟，灵活调整转换速率。

三、应用场景与设计建议

1. 典型应用领域

• 工业过程控制、便携式仪器、温度 - 数字转换系统、传感器信号采集、微处理器数据采集模块。

2. 设计关键要点

• 电源设计 ：VCC 引脚就近并联 1 µF 钽电容与 0.1 µF 陶瓷电容滤波，减少电源噪声影响；模拟地（A GND）与数字地（D GND）单点连接，避免串扰。
• 输入与参考设计 ：模拟输入源电阻建议≤5 kΩ，高阻源需避免输入旁路电容（防止电荷泵效应）；小信号转换时，通过 VREF/2 引脚接入精准参考（如 LM336 2.5 V）提升精度。
• 微处理器接口 ：直接映射为内存或 I/O 端口，无需额外缓冲；中断模式下，INTR 引脚接微处理器中断请求端，减少 CPU 占用；多器件并行时，通过 CS 引脚地址解码实现通道扩展。
• 布线与防护 ：模拟输入线远离数字信号线，建议屏蔽布线；未使用的模拟通道，交流耦合时接交流地，直流耦合时接 VCMO，避免悬空引入噪声。