在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，A/D轉(zhuǎn)換器是連接模擬世界與數(shù)字世界的關(guān)鍵橋梁。今天，我們就來深入探討德州儀器（TI）的兩款優(yōu)秀8位串行I/O CMOS A/D轉(zhuǎn)換器——ADC08831和ADC08832。

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一、產(chǎn)品概述

ADC08831和ADC08832是具有3線串行接口和2通道可配置輸入多路復(fù)用器的8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。它們能夠與多種微控制器、PLD、微處理器、DSP或移位寄存器進(jìn)行接口，并且其串行I/O符合MICROWIRE串行數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。這兩款轉(zhuǎn)換器在不進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入低功耗模式，有效降低了整體功耗。

二、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

（一）接口與引腳優(yōu)勢

采用3線串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈路，僅需少量I/O引腳，大大簡化了電路設(shè)計(jì)。同時(shí)，它與TTL/CMOS輸入/輸出兼容，能方便地與各種數(shù)字電路集成，是ADC0831/2的出色引腳兼容替代產(chǎn)品。

（二）模擬輸入功能

具備模擬輸入跟蹤/保持功能，允許在實(shí)際A/D轉(zhuǎn)換期間正輸入處的模擬電壓發(fā)生變化。其模擬輸入電壓范圍從GND到VCC，無需進(jìn)行零或滿量程調(diào)整，使用起來更加便捷。

（三）多路復(fù)用器選項(xiàng)

提供2通道輸入多路復(fù)用器選項(xiàng)，并帶有地址邏輯。模擬輸入可以配置為單端、差分或偽差分模式的各種組合，為不同的應(yīng)用場景提供了極大的靈活性。

三、關(guān)鍵規(guī)格參數(shù)

（一）分辨率與轉(zhuǎn)換時(shí)間

分辨率為8位，在時(shí)鐘頻率$f_{C}=2 MHz$時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間最大為4μs，能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用對轉(zhuǎn)換速度的要求。

（二）功耗表現(xiàn)

典型功耗為8.5mW，低功耗模式下典型功耗為3.0mW，單電源供電為5V DC，在保證性能的同時(shí)有效降低了功耗。

（三）誤差指標(biāo)

總未調(diào)整誤差為±1LSB，且在整個(gè)溫度范圍內(nèi)無丟失碼，保證了轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

四、電氣特性詳解

（一）轉(zhuǎn)換器與多路復(fù)用器特性

包括總未調(diào)整誤差、偏移誤差、差分非線性、積分非線性、滿量程誤差等多項(xiàng)指標(biāo)，這些指標(biāo)共同保證了轉(zhuǎn)換器的高精度轉(zhuǎn)換。例如，總未調(diào)整誤差包含了偏移、滿量程、線性度和多路復(fù)用器誤差等多種因素，體現(xiàn)了轉(zhuǎn)換器的綜合性能。

（二）直流特性

規(guī)定了邏輯“1”和邏輯“0”的輸入電壓、輸入電流以及輸出電壓等參數(shù)，確保了與數(shù)字電路的兼容性和信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

（三）動(dòng)態(tài)特性

在特定測試條件下，給出了采樣率、信噪比、總諧波失真、信號(hào)與噪聲和失真比、有效位數(shù)和無雜散動(dòng)態(tài)范圍等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。這些指標(biāo)對于需要進(jìn)行波形采樣和數(shù)字化的應(yīng)用尤為重要，例如在音頻處理、傳感器信號(hào)采集等領(lǐng)域。

五、功能描述與工作原理

（一）多路復(fù)用器尋址

通過獨(dú)特的輸入多路復(fù)用方案，實(shí)現(xiàn)了軟件可配置的單端或差分操作。在轉(zhuǎn)換開始前的MUX尋址序列中，可以選擇啟用哪些模擬輸入以及輸入模式（單端或差分），甚至可以選擇差分模式的極性。ADC08831只有一個(gè)固定極性的差分輸入通道，無需尋址；而ADC08832則可以通過DI線將MUX地址移入轉(zhuǎn)換器進(jìn)行配置。

（二）數(shù)字接口

采用串行數(shù)據(jù)鏈路與控制處理器進(jìn)行通信，這種通信方式不僅可以將許多功能集成到小封裝中，還能通過將轉(zhuǎn)換器放置在模擬傳感器附近，減少低電平模擬信號(hào)的傳輸，提高了系統(tǒng)的抗噪聲能力。轉(zhuǎn)換過程包括啟動(dòng)轉(zhuǎn)換、時(shí)鐘信號(hào)輸入、MUX通道選擇、數(shù)據(jù)輸出等多個(gè)步驟，具體可參考文檔中的時(shí)序圖。

（三）降低功耗策略

ADC08831和ADC08832都具有低功耗模式，當(dāng)片選信號(hào)為邏輯高時(shí)，部分模擬電路和數(shù)字邏輯進(jìn)入靜態(tài)低功耗狀態(tài)，輸出驅(qū)動(dòng)器進(jìn)入三態(tài)模式。為了進(jìn)一步優(yōu)化靜態(tài)功耗，建議所有數(shù)字輸入邏輯電平等于轉(zhuǎn)換器的電源電壓，同時(shí)可以采用低電壓外部參考或外部低導(dǎo)通電阻開關(guān)等方式來降低參考電流。

六、參考與模擬輸入注意事項(xiàng)

（一）參考電壓選擇

參考電壓$V{REF}$定義了模擬輸入的電壓范圍，轉(zhuǎn)換器可用于比例應(yīng)用或需要絕對精度的系統(tǒng)。在比例系統(tǒng)中，$V{REF}$可以與$V{CC}$相連；對于需要絕對精度的應(yīng)用，則應(yīng)使用時(shí)間和溫度穩(wěn)定的電壓源作為參考。需要注意的是，參考電壓的最大值受$V{CC}$限制，最小值可以較小，但在使用小參考電壓時(shí)要特別注意噪聲拾取、電路布局和系統(tǒng)誤差電壓源等問題。

（二）模擬輸入處理

差分輸入可以有效減少共模輸入噪聲的影響，但共模電壓在采樣間隔內(nèi)的變化可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換誤差。對于高阻抗信號(hào)源，應(yīng)考慮使用運(yùn)算放大器進(jìn)行阻抗緩沖和噪聲濾波，同時(shí)要注意源電阻的限制，避免因泄漏電流產(chǎn)生輸入誤差。此外，ADC08831/2內(nèi)置了采樣保持功能，能夠在單端或偽差分模式下采樣輸入信號(hào)。

七、應(yīng)用案例展示

（一）傳感器數(shù)字化與波形處理

可用于對各種傳感器信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，方便后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和處理。例如，在溫度傳感器、壓力傳感器等應(yīng)用中，能夠準(zhǔn)確地采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。

（二）過程控制監(jiān)測

在工業(yè)過程控制中，實(shí)時(shí)監(jiān)測各種物理量的變化是至關(guān)重要的。ADC08831/2可以對過程中的模擬信號(hào)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換，為控制系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

（三）噪聲環(huán)境下的遠(yuǎn)程傳感

由于其串行接口具有較高的抗噪聲能力，適用于在噪聲環(huán)境下進(jìn)行遠(yuǎn)程傳感。例如，在工業(yè)現(xiàn)場、電力系統(tǒng)等復(fù)雜環(huán)境中，能夠穩(wěn)定地傳輸和處理傳感器信號(hào)。

（四）儀器儀表與嵌入式系統(tǒng)

在儀器儀表和嵌入式系統(tǒng)中，ADC08831/2可以作為核心的信號(hào)轉(zhuǎn)換部件，為系統(tǒng)提供高精度的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換功能，提高系統(tǒng)的性能和可靠性。

八、總結(jié)與思考

ADC08831和ADC08832憑借其豐富的功能特性、出色的性能指標(biāo)和廣泛的應(yīng)用場景，成為電子工程師在A/D轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)中的優(yōu)秀選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求合理選擇參考電壓、處理模擬輸入信號(hào)，并采取有效的降低功耗措施，以充分發(fā)揮這兩款轉(zhuǎn)換器的優(yōu)勢。同時(shí)，我們也應(yīng)該不斷關(guān)注A/D轉(zhuǎn)換器技術(shù)的發(fā)展趨勢，探索更多創(chuàng)新的應(yīng)用方案。各位工程師朋友們，在你們的設(shè)計(jì)中是否使用過類似的A/D轉(zhuǎn)換器呢？遇到過哪些問題又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你們的經(jīng)驗(yàn)和見解。