在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換是許多系統(tǒng)的核心功能。德州儀器（TI）的ADC08831和ADC08832是兩款性能出色的8位串行I/O CMOS A/D轉(zhuǎn)換器。今天，就讓我們深入了解這兩款轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)、應(yīng)用及使用過(guò)程中的一些關(guān)鍵要點(diǎn)。

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一、基本概述

ADC08831和ADC08832是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，具備3線串行接口和2通道可配置輸入多路復(fù)用器。它們支持與多種微控制器、可編程邏輯器件、微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器或移位寄存器進(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)。

二、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

2.1 接口與引腳優(yōu)勢(shì)

采用3線串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)鏈路，僅需少量I/O引腳，這對(duì)于引腳資源緊張的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)非常友好，能有效簡(jiǎn)化電路布局。同時(shí)，它與TTL/CMOS輸入/輸出兼容，方便與各種數(shù)字電路集成。

2.2 輸入功能特性

具有模擬輸入跟蹤/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。此外，提供2通道輸入多路復(fù)用器選項(xiàng)，并帶有地址邏輯，模擬輸入電壓范圍從GND到VCC，且無(wú)需進(jìn)行零或滿量程調(diào)整。

2.3 低功耗設(shè)計(jì)

為了最小化總功耗，當(dāng)它們不進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，會(huì)自動(dòng)進(jìn)入低功耗模式。例如，ADC08831在5V電源下，當(dāng)CS為邏輯低時(shí)，消耗約1.7 mA或8.5 mW；進(jìn)入低功耗模式后，功耗典型值可降至3.0 mW。

2.4 兼容性與穩(wěn)定性

是ADC0831/2的出色引腳兼容替代品，并且在溫度范圍內(nèi)沒有丟失代碼，總未調(diào)整誤差為 ±1LSB，保證了轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

三、電氣與動(dòng)態(tài)特性

3.1 電氣特性

在 $V{CC}=V{REF}= +5 V{DC}$ ， $f{CLK}=2 MHz$ 的典型條件下，轉(zhuǎn)換器展現(xiàn)出了優(yōu)秀的性能。如總未調(diào)整誤差（TUE）最大為 ±1LSB，偏移誤差為 ±0.2 LSB，差分非線性（DNL）和積分非線性（INL）均為 ±0.2 LSB 等。同時(shí)，不同邏輯狀態(tài)下的輸入輸出電壓和電流也有明確的規(guī)格，滿足了各種數(shù)字電路的連接需求。

3.2 動(dòng)態(tài)特性

在動(dòng)態(tài)性能方面，采樣率也是重要指標(biāo)。ADC08831采樣率可達(dá)181 ksps，ADC08832為153 ksps。信號(hào) - 噪聲比（SNR）典型值為48.5 dB，總諧波失真（THD）為 -59.5 dB，信號(hào) - 噪聲和失真比（SINAD）為48.0 dB ，有效位數(shù)（ENOB）為7.7 Bits，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR）為62.5 dB等，這些指標(biāo)確保了在處理動(dòng)態(tài)信號(hào)時(shí)的準(zhǔn)確性和可靠性。

四、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛

4.1 傳感器數(shù)字化

可以用于將各種傳感器的模擬輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，如溫度傳感器、壓力傳感器等，實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集和處理。在設(shè)計(jì)一個(gè)遠(yuǎn)程溫度傳感器時(shí)，ADC08831/2能夠?qū)囟葌鞲衅鬏敵龅哪M電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)串行接口傳輸?shù)?a target="_blank">控制器進(jìn)行處理和顯示。

4.2 過(guò)程控制監(jiān)測(cè)

在工業(yè)過(guò)程控制中，對(duì)各種物理量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。ADC08831/2可以對(duì)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，確保生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.3 噪聲環(huán)境下的遙感

由于其串行接口具有較高的抗噪聲能力，適合在噪聲環(huán)境下進(jìn)行遙感應(yīng)用。在一些工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)或戶外環(huán)境中，能夠準(zhǔn)確地采集和傳輸信號(hào)，減少噪聲對(duì)數(shù)據(jù)的干擾。

4.4 儀器儀表與嵌入式系統(tǒng)

在儀器儀表和嵌入式系統(tǒng)中，常常需要對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理。ADC08831/2的小封裝和低功耗特性使其成為這些應(yīng)用的理想選擇，能夠有效降低系統(tǒng)的復(fù)雜度和功耗。

五、使用注意事項(xiàng)

5.1 電源與參考電壓

電源電壓范圍為4.5 V至6.0 V，在設(shè)計(jì)時(shí)需要確保電源的穩(wěn)定性。參考電壓 $V{REF}$ 定義了模擬輸入的電壓范圍，在比率系統(tǒng)中， $V{REF}$ 引腳可連接到 $V_{CC}$ ；對(duì)于需要絕對(duì)精度的系統(tǒng)，則需要使用穩(wěn)定的電壓源作為參考。同時(shí)，要注意參考輸入電阻，確保參考電壓源能夠驅(qū)動(dòng)該電阻。

5.2 輸入信號(hào)處理

模擬輸入可以配置為單端、差分或偽差分模式。在處理輸入信號(hào)時(shí)，要考慮信號(hào)的噪聲和共模電壓。差分輸入可以有效降低共模輸入噪聲的影響，但要注意采樣時(shí)間間隔內(nèi)共模電壓的變化可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換誤差。當(dāng)輸入信號(hào)源阻抗較高時(shí)，需要使用合適的緩沖電路或低通濾波器來(lái)處理信號(hào)。

5.3 功耗優(yōu)化

為了優(yōu)化靜態(tài)功耗，數(shù)字輸入邏輯信號(hào)（CLK、CS、DI）的電平應(yīng)與轉(zhuǎn)換器的電源相等。在不進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，可以通過(guò)控制CS引腳使轉(zhuǎn)換器進(jìn)入低功耗模式。對(duì)于ADC08831的參考引腳，可以采用低電壓外部參考或使用外部低導(dǎo)通電阻開關(guān)來(lái)降低靜態(tài)參考電流。

5.4 電路板布局

在進(jìn)行電路板布局時(shí)，應(yīng)使用模擬接地平面和單點(diǎn)接地技術(shù)。GND引腳應(yīng)直接連接到接地平面，電源引腳應(yīng)使用表面貼裝或陶瓷電容進(jìn)行旁路，且引腳盡量短。同時(shí)，要將數(shù)字輸入輸出與參考和模擬電路進(jìn)行屏蔽和隔離，避免干擾。

六、總結(jié)

ADC08831和ADC08832以其豐富的特性、出色的性能和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，成為電子工程師在模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)中的優(yōu)秀選擇。在使用過(guò)程中，只要我們充分了解其特點(diǎn)和注意事項(xiàng)，合理進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和布局，就能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，為我們的電子系統(tǒng)帶來(lái)可靠的模擬信號(hào)數(shù)字化解決方案。 大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)一些與這兩款轉(zhuǎn)換器相關(guān)的問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。