ADC08832 8位串行I/O CMOS A/D转换器数据手册

 

在电子工程师的日常设计工作中，A/D转换器是连接模拟世界与数字世界的关键桥梁。今天，我们就来深入探讨德州仪器（TI）的两款优秀8位串行I/O CMOS A/D转换器——ADC08831和ADC08832。

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一、产品概述

ADC08831和ADC08832是具有3线串行接口和2通道可配置输入多路复用器的8位逐次逼近型A/D转换器。它们能够与多种微控制器、PLD、微处理器、DSP或移位寄存器进行接口，并且其串行I/O符合MICROWIRE串行数据交换标准。这两款转换器在不进行转换时会自动进入低功耗模式，有效降低了整体功耗。

二、产品特性亮点

（一）接口与引脚优势

采用3线串行数字数据链路，仅需少量I/O引脚，大大简化了电路设计。同时，它与TTL/CMOS输入/输出兼容，能方便地与各种数字电路集成，是ADC0831/2的出色引脚兼容替代产品。

（二）模拟输入功能

具备模拟输入跟踪/保持功能，允许在实际A/D转换期间正输入处的模拟电压发生变化。其模拟输入电压范围从GND到VCC，无需进行零或满量程调整，使用起来更加便捷。

（三）多路复用器选项

提供2通道输入多路复用器选项，并带有地址逻辑。模拟输入可以配置为单端、差分或伪差分模式的各种组合，为不同的应用场景提供了极大的灵活性。

三、关键规格参数

（一）分辨率与转换时间

分辨率为8位，在时钟频率$f_{C}=2 MHz$时，转换时间最大为4μs，能够满足大多数应用对转换速度的要求。

（二）功耗表现

典型功耗为8.5mW，低功耗模式下典型功耗为3.0mW，单电源供电为5V DC，在保证性能的同时有效降低了功耗。

（三）误差指标

总未调整误差为±1LSB，且在整个温度范围内无丢失码，保证了转换的准确性和稳定性。

四、电气特性详解

（一）转换器与多路复用器特性

包括总未调整误差、偏移误差、差分非线性、积分非线性、满量程误差等多项指标，这些指标共同保证了转换器的高精度转换。例如，总未调整误差包含了偏移、满量程、线性度和多路复用器误差等多种因素，体现了转换器的综合性能。

（二）直流特性

规定了逻辑“1”和逻辑“0”的输入电压、输入电流以及输出电压等参数，确保了与数字电路的兼容性和信号传输的可靠性。

（三）动态特性

在特定测试条件下，给出了采样率、信噪比、总谐波失真、信号与噪声和失真比、有效位数和无杂散动态范围等动态性能指标。这些指标对于需要进行波形采样和数字化的应用尤为重要，例如在音频处理、传感器信号采集等领域。

五、功能描述与工作原理

（一）多路复用器寻址

通过独特的输入多路复用方案，实现了软件可配置的单端或差分操作。在转换开始前的MUX寻址序列中，可以选择启用哪些模拟输入以及输入模式（单端或差分），甚至可以选择差分模式的极性。ADC08831只有一个固定极性的差分输入通道，无需寻址；而ADC08832则可以通过DI线将MUX地址移入转换器进行配置。

（二）数字接口

采用串行数据链路与控制处理器进行通信，这种通信方式不仅可以将许多功能集成到小封装中，还能通过将转换器放置在模拟传感器附近，减少低电平模拟信号的传输，提高了系统的抗噪声能力。转换过程包括启动转换、时钟信号输入、MUX通道选择、数据输出等多个步骤，具体可参考文档中的时序图。

（三）降低功耗策略

ADC08831和ADC08832都具有低功耗模式，当片选信号为逻辑高时，部分模拟电路和数字逻辑进入静态低功耗状态，输出驱动器进入三态模式。为了进一步优化静态功耗，建议所有数字输入逻辑电平等于转换器的电源电压，同时可以采用低电压外部参考或外部低导通电阻开关等方式来降低参考电流。

六、参考与模拟输入注意事项

（一）参考电压选择

参考电压$V{REF}$定义了模拟输入的电压范围，转换器可用于比例应用或需要绝对精度的系统。在比例系统中，$V{REF}$可以与$V{CC}$相连；对于需要绝对精度的应用，则应使用时间和温度稳定的电压源作为参考。需要注意的是，参考电压的最大值受$V{CC}$限制，最小值可以较小，但在使用小参考电压时要特别注意噪声拾取、电路布局和系统误差电压源等问题。

（二）模拟输入处理

差分输入可以有效减少共模输入噪声的影响，但共模电压在采样间隔内的变化可能会导致转换误差。对于高阻抗信号源，应考虑使用运算放大器进行阻抗缓冲和噪声滤波，同时要注意源电阻的限制，避免因泄漏电流产生输入误差。此外，ADC08831/2内置了采样保持功能，能够在单端或伪差分模式下采样输入信号。

七、应用案例展示

（一）传感器数字化与波形处理

可用于对各种传感器信号进行数字化处理，将模拟信号转换为数字信号，方便后续的数据分析和处理。例如，在温度传感器、压力传感器等应用中，能够准确地采集传感器输出的模拟信号并转换为数字量。

（二）过程控制监测

在工业过程控制中，实时监测各种物理量的变化是至关重要的。ADC08831/2可以对过程中的模拟信号进行快速、准确的转换，为控制系统提供可靠的数据支持。

（三）噪声环境下的远程传感

由于其串行接口具有较高的抗噪声能力，适用于在噪声环境下进行远程传感。例如，在工业现场、电力系统等复杂环境中，能够稳定地传输和处理传感器信号。

（四）仪器仪表与嵌入式系统

在仪器仪表和嵌入式系统中，ADC08831/2可以作为核心的信号转换部件，为系统提供高精度的模拟信号转换功能，提高系统的性能和可靠性。

八、总结与思考

ADC08831和ADC08832凭借其丰富的功能特性、出色的性能指标和广泛的应用场景，成为电子工程师在A/D转换设计中的优秀选择。在实际应用中，我们需要根据具体的需求合理选择参考电压、处理模拟输入信号，并采取有效的降低功耗措施，以充分发挥这两款转换器的优势。同时，我们也应该不断关注A/D转换器技术的发展趋势，探索更多创新的应用方案。各位工程师朋友们，在你们的设计中是否使用过类似的A/D转换器呢？遇到过哪些问题又是如何解决的呢？欢迎在评论区分享你们的经验和见解。