探索 ADC0831-N/ADC0832-N/ADC0834-N/ADC0838-N 8位串行I/O A/D轉(zhuǎn)換器

在電子設(shè)計(jì)的世界里，A/D轉(zhuǎn)換器是模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的橋梁，起著至關(guān)重要的作用。今天，我們就來深入了解德州儀器（TI）的ADC0831-N、ADC0832-N、ADC0834-N和ADC0838-N這一系列8位串行I/O A/D轉(zhuǎn)換器，看看它們有哪些獨(dú)特的特性和應(yīng)用場景。

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特性亮點(diǎn)

• 高兼容性：這些轉(zhuǎn)換器與TI MICROWIRE兼容，能夠直接與COPS系列處理器接口，同時(shí)也能輕松與所有微處理器連接，甚至可以獨(dú)立運(yùn)行。
• 多通道選擇：提供2、4或8通道的多路復(fù)用器選項(xiàng)，并帶有地址邏輯，可通過軟件配置為單端或差分輸入，還能進(jìn)行通道分配。
• 低功耗設(shè)計(jì)：僅需15mW的功率，在對(duì)功耗要求較高的應(yīng)用中表現(xiàn)出色。
• 快速轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μs，能夠快速準(zhǔn)確地完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。

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電氣特性分析

轉(zhuǎn)換器和多路復(fù)用器特性

在轉(zhuǎn)換器和多路復(fù)用器的電氣特性方面，不同型號(hào)的產(chǎn)品在總未調(diào)整誤差、參考輸入電阻、共模輸入范圍等參數(shù)上存在一定差異。例如，ADC0838BCV在$V_{REF}=5.00$V時(shí)，總未調(diào)整誤差為±1/2 LSB（Max）。這些參數(shù)的不同，使得它們在不同的應(yīng)用場景中能夠發(fā)揮各自的優(yōu)勢。

數(shù)字和直流特性

數(shù)字和直流特性方面，邏輯輸入和輸出的電壓、電流參數(shù)都有明確的規(guī)定。例如，邏輯“1”輸入電壓（Min）在$V{CC}=5.25$V時(shí)為2.0V，邏輯“0”輸出電壓（Max）在$I{OUT}=1.6$mA、$V_{CC}=4.75$V時(shí)為0.4V。這些參數(shù)確保了轉(zhuǎn)換器在數(shù)字信號(hào)處理方面的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

交流特性

交流特性主要涉及時(shí)鐘頻率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、時(shí)鐘占空比等參數(shù)。時(shí)鐘頻率范圍為10kHz至400kHz，轉(zhuǎn)換時(shí)間不包括MUX尋址時(shí)間，時(shí)鐘占空比在40%至60%之間能確保在所有時(shí)鐘頻率下正常工作。這些參數(shù)對(duì)于保證轉(zhuǎn)換器的高速穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

功能描述與應(yīng)用

多路復(fù)用器尋址

這些轉(zhuǎn)換器采用了獨(dú)特的輸入多路復(fù)用方案，能夠提供多個(gè)模擬通道，并支持軟件配置的單端、差分或偽差分輸入選項(xiàng)。在進(jìn)行轉(zhuǎn)換之前，通過MUX尋址序列來分配特定的輸入配置，選擇要啟用的模擬輸入以及輸入的類型（單端或差分），并確定通道的極性。例如，ADC0838-N的公共輸入線可以用作偽差分輸入，在單電源應(yīng)用中非常有用。

數(shù)字接口

轉(zhuǎn)換器與控制處理器之間通過串行數(shù)據(jù)鏈路進(jìn)行通信，這種通信方式具有顯著的優(yōu)勢。它允許在不增加封裝尺寸的情況下，在轉(zhuǎn)換器封裝中包含更多功能，并且可以通過將轉(zhuǎn)換器直接放置在模擬傳感器處，消除低電平模擬信號(hào)的傳輸，將高抗噪的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸回主處理器。轉(zhuǎn)換過程包括拉低CS線啟動(dòng)轉(zhuǎn)換、提供時(shí)鐘信號(hào)、通過DI線輸入MUX地址信息、進(jìn)行轉(zhuǎn)換并通過DO線輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)等步驟。

參考考慮

參考輸入電壓定義了模擬輸入的電壓跨度，轉(zhuǎn)換器可以用于比例應(yīng)用或需要絕對(duì)精度的系統(tǒng)。在比例系統(tǒng)中，$V{REF}$引腳可以連接到$V{CC}$；對(duì)于絕對(duì)精度要求較高的應(yīng)用，則需要使用時(shí)間和溫度穩(wěn)定的電壓源來偏置參考引腳。需要注意的是，參考引腳必須連接到能夠驅(qū)動(dòng)典型3.5kΩ參考輸入電阻的電壓源。

模擬輸入處理

轉(zhuǎn)換器的差分輸入能夠有效減少共模輸入噪聲的影響，但在處理有噪聲的輸入或可能存在大共模電壓的情況時(shí)，需要注意一些問題。例如，共模信號(hào)在短時(shí)間內(nèi)的變化可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換誤差，輸入的采樣特性會(huì)使電流在時(shí)鐘邊緣進(jìn)入“+”輸入并從“?”輸入流出，但這些電流會(huì)迅速衰減，不會(huì)造成誤差。此外，輸入源電阻的限制對(duì)于減少輸入多路復(fù)用器的直流泄漏電流引起的誤差也非常重要。

可選調(diào)整

• 零誤差調(diào)整：A/D的零位通常不需要調(diào)整，但如果最小模擬輸入電壓值不是地，可以進(jìn)行零偏移調(diào)整。
• 滿量程調(diào)整：通過施加一個(gè)比期望的模擬滿量程電壓范圍低1 ? LSB的差分輸入電壓，然后調(diào)整$V{REF}$輸入（或ADC0832的$V{CC}$），使數(shù)字輸出代碼從$FE HEX$變?yōu)?FF _{HEX}$。
• 任意模擬輸入電壓范圍調(diào)整：如果A/D的模擬零電壓偏離地，需要先調(diào)整新的零參考，然后進(jìn)行滿量程調(diào)整。

電源供應(yīng)

ADC0838-N和ADC0834-N包含一個(gè)從V+端子連接到地的齊納二極管，該二極管通過一個(gè)硅二極管連接到$V{CC}$端子，可作為并聯(lián)電壓調(diào)節(jié)器使用，無需額外的調(diào)節(jié)組件。此外，還可以利用時(shí)鐘信號(hào)為$V{CC}$供電，通過小值濾波電容將$V_{CC}$線上的紋波控制在1/4 LSB以下。

應(yīng)用案例

溫度傳感器

在低功耗遠(yuǎn)程溫度傳感器應(yīng)用中，這些轉(zhuǎn)換器的低功耗和快速轉(zhuǎn)換特性能夠滿足實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度的需求。通過將轉(zhuǎn)換器直接放置在溫度傳感器附近，減少模擬信號(hào)的傳輸距離，提高抗干擾能力。

電流數(shù)字化

在數(shù)字化電流流量的應(yīng)用中，轉(zhuǎn)換器可以準(zhǔn)確地將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，方便后續(xù)的處理和分析。

高分辨率應(yīng)用

通過一些特殊的配置和處理方法，可以利用這些8位轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)更高的分辨率，如9位或10位A/D轉(zhuǎn)換。

代碼示例

文檔中還提供了Cop和8048的編碼示例，幫助工程師快速上手使用這些轉(zhuǎn)換器。這些示例代碼詳細(xì)展示了如何進(jìn)行初始化、MUX地址設(shè)置、數(shù)據(jù)讀取等操作，為實(shí)際應(yīng)用提供了很好的參考。

總結(jié)

ADC0831-N、ADC0832-N、ADC0834-N和ADC0838-N這一系列8位串行I/O A/D轉(zhuǎn)換器具有高兼容性、多通道選擇、低功耗、快速轉(zhuǎn)換等諸多優(yōu)點(diǎn)，適用于各種模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用場景。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要根據(jù)具體的需求，合理選擇合適的型號(hào)，并注意參考輸入、模擬輸入處理、電源供應(yīng)等方面的問題，以充分發(fā)揮這些轉(zhuǎn)換器的性能。希望本文能夠?yàn)?a target="_blank">電子工程師們在使用這些轉(zhuǎn)換器時(shí)提供一些有用的參考和指導(dǎo)。你在使用這些轉(zhuǎn)換器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。