深入剖析ADC08831/ADC08832：8位串行I/O CMOS A/D转换器

 

在电子设计领域，模拟到数字的转换是许多系统的核心功能。德州仪器（TI）的ADC08831和ADC08832是两款性能出色的8位串行I/O CMOS A/D转换器。今天，就让我们深入了解这两款转换器的特点、应用及使用过程中的一些关键要点。

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一、基本概述

ADC08831和ADC08832是8位逐次逼近型A/D转换器，具备3线串行接口和2通道可配置输入多路复用器。它们支持与多种微控制器、可编程逻辑器件、微处理器、数字信号处理器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。

二、产品特性亮点

2.1 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，这对于引脚资源紧张的设计来说非常友好，能有效简化电路布局。同时，它与TTL/CMOS输入/输出兼容，方便与各种数字电路集成。

2.2 输入功能特性

具有模拟输入跟踪/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。此外，提供2通道输入多路复用器选项，并带有地址逻辑，模拟输入电压范围从GND到VCC，且无需进行零或满量程调整。

2.3 低功耗设计

为了最小化总功耗，当它们不进行转换时，会自动进入低功耗模式。例如，ADC08831在5V电源下，当CS为逻辑低时，消耗约1.7 mA或8.5 mW；进入低功耗模式后，功耗典型值可降至3.0 mW。

2.4 兼容性与稳定性

是ADC0831/2的出色引脚兼容替代品，并且在温度范围内没有丢失代码，总未调整误差为 ±1LSB，保证了转换的准确性和稳定性。

三、电气与动态特性

3.1 电气特性

在 $V{CC}=V{REF}= +5 V{DC}$ ， $f{CLK}=2 MHz$ 的典型条件下，转换器展现出了优秀的性能。如总未调整误差（TUE）最大为 ±1LSB，偏移误差为 ±0.2 LSB，差分非线性（DNL）和积分非线性（INL）均为 ±0.2 LSB 等。同时，不同逻辑状态下的输入输出电压和电流也有明确的规格，满足了各种数字电路的连接需求。

3.2 动态特性

在动态性能方面，采样率也是重要指标。ADC08831采样率可达181 ksps，ADC08832为153 ksps。信号 - 噪声比（SNR）典型值为48.5 dB，总谐波失真（THD）为 -59.5 dB，信号 - 噪声和失真比（SINAD）为48.0 dB ，有效位数（ENOB）为7.7 Bits，无杂散动态范围（SFDR）为62.5 dB等，这些指标确保了在处理动态信号时的准确性和可靠性。

四、应用场景广泛

4.1 传感器数字化

可以用于将各种传感器的模拟输出信号转换为数字信号，如温度传感器、压力传感器等，实现传感器数据的准确采集和处理。在设计一个远程温度传感器时，ADC08831/2能够将温度传感器输出的模拟电压转换为数字信号，通过串行接口传输到控制器进行处理和显示。

4.2 过程控制监测

在工业过程控制中，对各种物理量的实时监测至关重要。ADC08831/2可以对模拟信号进行快速、准确的转换，为控制系统提供可靠的数据支持，确保生产过程的稳定运行。

4.3 噪声环境下的遥感

由于其串行接口具有较高的抗噪声能力，适合在噪声环境下进行遥感应用。在一些工业现场或户外环境中，能够准确地采集和传输信号，减少噪声对数据的干扰。

4.4 仪器仪表与嵌入式系统

在仪器仪表和嵌入式系统中，常常需要对模拟信号进行数字化处理。ADC08831/2的小封装和低功耗特性使其成为这些应用的理想选择，能够有效降低系统的复杂度和功耗。

五、使用注意事项

5.1 电源与参考电压

电源电压范围为4.5 V至6.0 V，在设计时需要确保电源的稳定性。参考电压 $V{REF}$ 定义了模拟输入的电压范围，在比率系统中， $V{REF}$ 引脚可连接到 $V_{CC}$ ；对于需要绝对精度的系统，则需要使用稳定的电压源作为参考。同时，要注意参考输入电阻，确保参考电压源能够驱动该电阻。

5.2 输入信号处理

模拟输入可以配置为单端、差分或伪差分模式。在处理输入信号时，要考虑信号的噪声和共模电压。差分输入可以有效降低共模输入噪声的影响，但要注意采样时间间隔内共模电压的变化可能会导致转换误差。当输入信号源阻抗较高时，需要使用合适的缓冲电路或低通滤波器来处理信号。

5.3 功耗优化

为了优化静态功耗，数字输入逻辑信号（CLK、CS、DI）的电平应与转换器的电源相等。在不进行转换时，可以通过控制CS引脚使转换器进入低功耗模式。对于ADC08831的参考引脚，可以采用低电压外部参考或使用外部低导通电阻开关来降低静态参考电流。

5.4 电路板布局

在进行电路板布局时，应使用模拟接地平面和单点接地技术。GND引脚应直接连接到接地平面，电源引脚应使用表面贴装或陶瓷电容进行旁路，且引脚尽量短。同时，要将数字输入输出与参考和模拟电路进行屏蔽和隔离，避免干扰。

六、总结

ADC08831和ADC08832以其丰富的特性、出色的性能和广泛的应用场景，成为电子工程师在模拟到数字转换设计中的优秀选择。在使用过程中，只要我们充分了解其特点和注意事项，合理进行电路设计和布局，就能充分发挥其优势，为我们的电子系统带来可靠的模拟信号数字化解决方案。 大家在实际应用中是否遇到过一些与这两款转换器相关的问题呢？欢迎在评论区分享交流。