探索 ADC0831-N/ADC0832-N/ADC0834-N/ADC0838-N 8位串行I/O A/D转换器

在电子设计的世界里，A/D转换器是模拟信号与数字信号之间的桥梁，起着至关重要的作用。今天，我们就来深入了解德州仪器（TI）的ADC0831-N、ADC0832-N、ADC0834-N和ADC0838-N这一系列8位串行I/O A/D转换器，看看它们有哪些独特的特性和应用场景。

文件下载：adc0831-n.pdf

关键特性与规格

特性亮点

• 高兼容性：这些转换器与TI MICROWIRE兼容，能够直接与COPS系列处理器接口，同时也能轻松与所有微处理器连接，甚至可以独立运行。
• 多通道选择：提供2、4或8通道的多路复用器选项，并带有地址逻辑，可通过软件配置为单端或差分输入，还能进行通道分配。
• 低功耗设计：仅需15mW的功率，在对功耗要求较高的应用中表现出色。
• 快速转换：转换时间仅为32μs，能够快速准确地完成模拟信号到数字信号的转换。

关键规格

规格参数	详情
分辨率	8位
总未调整误差	±½ LSB和±1 LSB
单电源	5 $V_{DC}$
输入范围	0V至5V（单5V电源）
封装形式	0.3英寸标准宽度，8、14或20引脚PDIP封装；20引脚PLCC封装（仅ADC0838-N）；SOIC封装

电气特性分析

转换器和多路复用器特性

在转换器和多路复用器的电气特性方面，不同型号的产品在总未调整误差、参考输入电阻、共模输入范围等参数上存在一定差异。例如，ADC0838BCV在$V_{REF}=5.00$V时，总未调整误差为±1/2 LSB（Max）。这些参数的不同，使得它们在不同的应用场景中能够发挥各自的优势。

数字和直流特性

数字和直流特性方面，逻辑输入和输出的电压、电流参数都有明确的规定。例如，逻辑“1”输入电压（Min）在$V{CC}=5.25$V时为2.0V，逻辑“0”输出电压（Max）在$I{OUT}=1.6$mA、$V_{CC}=4.75$V时为0.4V。这些参数确保了转换器在数字信号处理方面的准确性和稳定性。

交流特性

交流特性主要涉及时钟频率、转换时间、时钟占空比等参数。时钟频率范围为10kHz至400kHz，转换时间不包括MUX寻址时间，时钟占空比在40%至60%之间能确保在所有时钟频率下正常工作。这些参数对于保证转换器的高速稳定运行至关重要。

功能描述与应用

多路复用器寻址

这些转换器采用了独特的输入多路复用方案，能够提供多个模拟通道，并支持软件配置的单端、差分或伪差分输入选项。在进行转换之前，通过MUX寻址序列来分配特定的输入配置，选择要启用的模拟输入以及输入的类型（单端或差分），并确定通道的极性。例如，ADC0838-N的公共输入线可以用作伪差分输入，在单电源应用中非常有用。

数字接口

转换器与控制处理器之间通过串行数据链路进行通信，这种通信方式具有显著的优势。它允许在不增加封装尺寸的情况下，在转换器封装中包含更多功能，并且可以通过将转换器直接放置在模拟传感器处，消除低电平模拟信号的传输，将高抗噪的数字数据传输回主处理器。转换过程包括拉低CS线启动转换、提供时钟信号、通过DI线输入MUX地址信息、进行转换并通过DO线输出数字数据等步骤。

参考考虑

参考输入电压定义了模拟输入的电压跨度，转换器可以用于比例应用或需要绝对精度的系统。在比例系统中，$V{REF}$引脚可以连接到$V{CC}$；对于绝对精度要求较高的应用，则需要使用时间和温度稳定的电压源来偏置参考引脚。需要注意的是，参考引脚必须连接到能够驱动典型3.5kΩ参考输入电阻的电压源。

模拟输入处理

转换器的差分输入能够有效减少共模输入噪声的影响，但在处理有噪声的输入或可能存在大共模电压的情况时，需要注意一些问题。例如，共模信号在短时间内的变化可能会导致转换误差，输入的采样特性会使电流在时钟边缘进入“+”输入并从“−”输入流出，但这些电流会迅速衰减，不会造成误差。此外，输入源电阻的限制对于减少输入多路复用器的直流泄漏电流引起的误差也非常重要。

可选调整

• 零误差调整：A/D的零位通常不需要调整，但如果最小模拟输入电压值不是地，可以进行零偏移调整。
• 满量程调整：通过施加一个比期望的模拟满量程电压范围低1 ½ LSB的差分输入电压，然后调整$V{REF}$输入（或ADC0832的$V{CC}$），使数字输出代码从$FE HEX$变为$FF _{HEX}$。
• 任意模拟输入电压范围调整：如果A/D的模拟零电压偏离地，需要先调整新的零参考，然后进行满量程调整。

电源供应

ADC0838-N和ADC0834-N包含一个从V+端子连接到地的齐纳二极管，该二极管通过一个硅二极管连接到$V{CC}$端子，可作为并联电压调节器使用，无需额外的调节组件。此外，还可以利用时钟信号为$V{CC}$供电，通过小值滤波电容将$V_{CC}$线上的纹波控制在1/4 LSB以下。

应用案例

温度传感器

在低功耗远程温度传感器应用中，这些转换器的低功耗和快速转换特性能够满足实时监测温度的需求。通过将转换器直接放置在温度传感器附近，减少模拟信号的传输距离，提高抗干扰能力。

电流数字化

在数字化电流流量的应用中，转换器可以准确地将模拟电流信号转换为数字信号，方便后续的处理和分析。

高分辨率应用

通过一些特殊的配置和处理方法，可以利用这些8位转换器实现更高的分辨率，如9位或10位A/D转换。

代码示例

文档中还提供了Cop和8048的编码示例，帮助工程师快速上手使用这些转换器。这些示例代码详细展示了如何进行初始化、MUX地址设置、数据读取等操作，为实际应用提供了很好的参考。

总结

ADC0831-N、ADC0832-N、ADC0834-N和ADC0838-N这一系列8位串行I/O A/D转换器具有高兼容性、多通道选择、低功耗、快速转换等诸多优点，适用于各种模拟信号转换的应用场景。在实际设计中，工程师需要根据具体的需求，合理选择合适的型号，并注意参考输入、模拟输入处理、电源供应等方面的问题，以充分发挥这些转换器的性能。希望本文能够为电子工程师们在使用这些转换器时提供一些有用的参考和指导。你在使用这些转换器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。