探索 ADC0831-N/ADC0832-N/ADC0834-N/ADC0838-N 8位串行I/O A/D轉換器

在電子設計的世界里，A/D轉換器是模擬信號與數字信號之間的橋梁，起著至關重要的作用。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轉換器，看看它們有哪些獨特的特性和應用場景。

文件下載：adc0831-n.pdf

關鍵特性與規格

特性亮點

• 高兼容性：這些轉換器與TI MICROWIRE兼容，能夠直接與COPS系列處理器接口，同時也能輕松與所有微處理器連接，甚至可以獨立運行。
• 多通道選擇：提供2、4或8通道的多路復用器選項，并帶有地址邏輯，可通過軟件配置為單端或差分輸入，還能進行通道分配。
• 低功耗設計：僅需15mW的功率，在對功耗要求較高的應用中表現出色。
• 快速轉換：轉換時間僅為32μs，能夠快速準確地完成模擬信號到數字信號的轉換。

關鍵規格

電氣特性分析

轉換器和多路復用器特性

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

數字和直流特性

數字和直流特性方面，邏輯輸入和輸出的電壓、電流參數都有明確的規定。例如，邏輯“1”輸入電壓（Min）在$V{CC}=5.25$V時為2.0V，邏輯“0”輸出電壓（Max）在$I{OUT}=1.6$mA、$V_{CC}=4.75$V時為0.4V。這些參數確保了轉換器在數字信號處理方面的準確性和穩定性。

交流特性

交流特性主要涉及時鐘頻率、轉換時間、時鐘占空比等參數。時鐘頻率范圍為10kHz至400kHz，轉換時間不包括MUX尋址時間，時鐘占空比在40%至60%之間能確保在所有時鐘頻率下正常工作。這些參數對于保證轉換器的高速穩定運行至關重要。

功能描述與應用

多路復用器尋址

這些轉換器采用了獨特的輸入多路復用方案，能夠提供多個模擬通道，并支持軟件配置的單端、差分或偽差分輸入選項。在進行轉換之前，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，在單電源應用中非常有用。

數字接口

轉換器與控制處理器之間通過串行數據鏈路進行通信，這種通信方式具有顯著的優勢。它允許在不增加封裝尺寸的情況下，在轉換器封裝中包含更多功能，并且可以通過將轉換器直接放置在模擬傳感器處，消除低電平模擬信號的傳輸，將高抗噪的數字數據傳輸回主處理器。轉換過程包括拉低CS線啟動轉換、提供時鐘信號、通過DI線輸入MUX地址信息、進行轉換并通過DO線輸出數字數據等步驟。

參考考慮

參考輸入電壓定義了模擬輸入的電壓跨度，轉換器可以用于比例應用或需要絕對精度的系統。在比例系統中，$V{REF}$引腳可以連接到$V{CC}$；對于絕對精度要求較高的應用，則需要使用時間和溫度穩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動典型3.5kΩ參考輸入電阻的電壓源。

模擬輸入處理

轉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，需要注意一些問題。例如，共模信號在短時間內的變化可能會導致轉換誤差，輸入的采樣特性會使電流在時鐘邊緣進入“+”輸入并從“?”輸入流出，但這些電流會迅速衰減，不會造成誤差。此外，輸入源電阻的限制對于減少輸入多路復用器的直流泄漏電流引起的誤差也非常重要。

可選調整

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

電源供應

ADC0838-N和ADC0834-N包含一個從V+端子連接到地的齊納二極管，該二極管通過一個硅二極管連接到$V{CC}$端子，可作為并聯電壓調節器使用，無需額外的調節組件。此外，還可以利用時鐘信號為$V{CC}$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。

應用案例

溫度傳感器

在低功耗遠程溫度傳感器應用中，這些轉換器的低功耗和快速轉換特性能夠滿足實時監測溫度的需求。通過將轉換器直接放置在溫度傳感器附近，減少模擬信號的傳輸距離，提高抗干擾能力。

電流數字化

在數字化電流流量的應用中，轉換器可以準確地將模擬電流信號轉換為數字信號，方便后續的處理和分析。

高分辨率應用

通過一些特殊的配置和處理方法，可以利用這些8位轉換器實現更高的分辨率，如9位或10位A/D轉換。

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換器。這些示例代碼詳細展示了如何進行初始化、MUX地址設置、數據讀取等操作，為實際應用提供了很好的參考。

總結

ADC0831-N、ADC0832-N、ADC0834-N和ADC0838-N這一系列8位串行I/O A/D轉換器具有高兼容性、多通道選擇、低功耗、快速轉換等諸多優點，適用于各種模擬信號轉換的應用場景。在實際設計中，工程師需要根據具體的需求，合理選擇合適的型號，并注意參考輸入、模擬輸入處理、電源供應等方面的問題，以充分發揮這些轉換器的性能。希望本文能夠為電子工程師們在使用這些轉換器時提供一些有用的參考和指導。你在使用這些轉換器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。