活學活用A/D轉換器9787030442543 科學齣版社 （日）河閤 一,彭剛 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[日] 河閤 一，彭剛 著

圖書標籤:

• A/D轉換器
• 模數轉換
• 嵌入式係統
• 電子工程
• 信號處理
• 數據采集
• 傳感器
• 河閤一
• 彭剛
• 科學齣版社

店鋪： 悟元圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030442543

商品編碼：29454496190

包裝：平裝

齣版時間：2015-06-01

圖書基本信息
圖書名稱	活學活用A/D轉換器
作者	（日）河閤 一,彭剛
定價	38.0元
齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030442543
齣版日期	2015-06-01
字數	199000
頁碼
版次	1
裝幀	平裝
開本	16開
商品重量	0.4Kg

內容簡介

河閤一編著的《活學活用AD轉換器》以淺顯易懂的方式對模擬信號如何正確地轉換為數字信號進行解說。主要內容包括模擬信號處理電路的設計實例、 A／D轉換器IC的基礎知識、A／D轉換器的轉換方式、 A／D轉換器周邊電路設計基礎、數據明細錶和技術資料的用法、實用A／D轉換電路集、A／D轉換電路的測定和故障處理方法等。 　　本書可供高等院校計算機、通信、電子信息、自動化等專業師生閱讀，也可作為相關技術人員的參考書。

作者簡介

目錄

編輯推薦

文摘

序言

深入解析數字世界基石：探索模數轉換的奧秘與實踐 在信息爆炸的數字時代，我們生活的方方麵麵都離不開數據的處理和傳輸。從手機裏的高清照片到醫學影像中的精密診斷，再到工業自動化控製中的實時反饋，這一切的背後都離不開一個關鍵的環節——模數轉換 (Analog-to-Digital Conversion, ADC)。ADC，顧名思義，是將模擬信號（連續變化的信號，如聲音、溫度、光綫等）轉化為數字信號（離散的數值，計算機可以識彆和處理的信號）的電子器件。它如同連接物理世界與數字世界的橋梁，是現代電子技術不可或缺的基石。 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的視角，去理解模數轉換器（ADC）的工作原理、設計理念、關鍵性能指標以及實際應用。我們將從基礎概念齣發，逐步深入到復雜的理論和技術細節，最終引導讀者掌握ADC的設計、選型和應用技巧。無論您是電子工程專業的學生、嵌入式係統開發者、儀器儀錶工程師，還是對數字信號處理感興趣的研究者，本書都將為您打開一扇通往數字信號轉換核心技術的大門。 第一章：模擬信號與數字信號的基礎 在正式探討ADC之前，我們首先需要建立對模擬信號和數字信號的清晰認知。本章將詳細闡述： 模擬信號的特性： 連續性、無限精度（理論上）、易受噪聲乾擾等。我們將通過聲波、電壓、溫度等實例，直觀地展示模擬信號的形態。 數字信號的特性： 離散性、有限精度、易於存儲、傳輸和處理、抗乾擾能力強等。我們將解釋采樣、量化和編碼這三個將模擬信號轉化為數字信號的核心過程。 模擬信號與數字信號的相互轉換： 簡要介紹數模轉換器（DAC）的作用，並說明ADC與DAC在整個信號鏈中的位置和重要性。 數字信號處理（DSP）的優勢： 闡述為何我們需要將模擬信號轉化為數字信號，以及數字信號處理所帶來的巨大便利和可能性。 第二章：模數轉換器的核心原理 理解ADC的工作原理是掌握其性能和應用的關鍵。本章將聚焦於ADC的四大基本工作原理，並深入剖析其內部架構： 逐次逼近型（SAR）ADC： 介紹SAR ADC的核心思想，即通過多次比較和調整來逐步逼近輸入模擬信號的數字值。我們將詳細講解其工作流程，包括采樣、保持、比較和數字輸齣階段。SAR ADC因其在速度和分辨率上的良好平衡，在許多通用應用中得到廣泛應用。 雙積分型ADC： 解釋雙積分ADC如何利用積分器的電荷纍積和放電過程來測量輸入電壓。本章將重點分析其抗噪聲能力強的優勢，以及在精密測量領域（如數字萬用錶）的應用。 並行（Flash）ADC： 闡述Flash ADC如何通過大量的比較器同時對輸入信號進行比較，從而實現極高的轉換速度。我們將討論其優缺點，包括速度快但功耗高、分辨率受限等，並分析其在高速數據采集中的應用。 Σ-Δ（Sigma-Delta）ADC： 介紹Σ-Δ ADC通過過采樣和噪聲整形技術來實現高分辨率的獨特方法。本章將深入講解其過采樣率、調製器和數字濾波器等關鍵組成部分，並分析其在音頻、高精度測量等領域的優勢。 其他ADC架構簡介： 簡要提及流水綫（Pipeline）ADC、增量ADC等其他ADC架構，並說明其各自的特點和適用場景。 第三章：ADC的關鍵性能指標 ADC的性能並非單一參數能夠衡量，理解其關鍵性能指標對於正確選型和應用至關重要。本章將對以下關鍵指標進行詳細解讀： 分辨率 (Resolution)： 定義ADC能夠區分的最小模擬信號變化量，通常以比特（bits）為單位。我們將解釋分辨率與量化誤差的關係。 采樣率 (Sampling Rate)： 定義ADC每秒鍾可以采集多少個模擬信號樣本，單位是赫茲（Hz）或每秒樣本數（S/s）。我們將深入討論奈奎斯特定理，以及采樣率選擇的原則。 非綫性度 (Non-linearity)： 積分非綫性 (Integral Non-linearity, INL)： 衡量ADC的實際傳遞函數與理想直綫之間的偏差。 差分非綫性 (Differential Non-linearity, DNL)： 衡量ADC相鄰數字碼之間實際電壓跨度與理想值之間的偏差。我們將通過圖示和實例，清晰地展示INL和DNL對轉換精度的影響。 失調誤差 (Offset Error) 和增益誤差 (Gain Error)： 分析這兩個直流誤差如何影響ADC的零點和滿量程輸齣。 信噪比 (Signal-to-Noise Ratio, SNR)： 衡量ADC輸齣信號的功率與噪聲功率之比，是評估ADC動態性能的重要指標。 無雜散動態範圍 (Spurious-Free Dynamic Range, SFDR)： 衡量ADC輸齣中最大雜散分量與基波分量之比，是評估ADC在存在乾擾下的性能指標。 轉換時間 (Conversion Time)： 指ADC完成一次模擬到數字轉換所需的時間。 功耗 (Power Consumption)： 討論ADC的功耗特性，以及如何在性能和功耗之間進行權衡。 輸入阻抗和輸齣阻抗： 分析ADC的輸入和輸齣阻抗對整個信號鏈的影響。 第四章：ADC的設計與實現 本章將從更深層次探討ADC的設計思想和實現技術： 采樣保持電路 (Sample-and-Hold Circuit)： 講解采樣保持電路在ADC前端的重要性，以及不同的采樣保持技術（如開關電容、運算放大器等）的原理和特點。 量化器的設計： 探討不同ADC架構中量化器的實現方式，例如比較器陣列、濾波器等。 數字信號處理在ADC中的應用： 重點分析數字濾波器（如CIC濾波器、FIR濾波器）在Σ-Δ ADC中的作用，以及如何利用數字技術提高ADC的性能。 ADC的集成與封裝： 討論ADC芯片的集成度、封裝技術以及它們對性能和成本的影響。 噪聲分析與抑製： 深入分析ADC內部産生的各種噪聲源，並提齣有效的噪聲抑製策略，例如電源濾波、接地技術、時鍾去耦等。 ADC的校準技術： 介紹ADC在生産和使用過程中可能遇到的誤差，以及常用的校準方法，以提高其精度。 第五章：ADC的應用領域與選型指南 ADC的應用無處不在，本章將通過豐富的實例，展示ADC在各個領域的關鍵作用，並為讀者提供實用的選型指南： 通信係統： 手機、基站、無綫通信設備等中的ADC應用，涉及信號采集、調製解調等。 音頻與視頻處理： 數碼相機、攝像機、音頻接口、功放等設備中ADC的應用，要求高采樣率和高分辨率。 醫療電子： 心電圖儀、腦電圖儀、醫學影像設備（CT、MRI）、監護儀等，對ADC的精度和可靠性要求極高。 工業自動化與儀器儀錶： 傳感器數據采集、過程控製、數據記錄儀、數字示波器、頻譜分析儀等，ADC是連接物理測量與數字控製的核心。 汽車電子： 發動機控製單元（ECU）、車載娛樂係統、高級駕駛輔助係統（ADAS）等，ADC在處理各種傳感器數據方麵扮演著重要角色。 消費電子： 智能傢居設備、可穿戴設備、遊戲設備等，ADC使得這些設備能夠感知和響應周圍環境。 ADC選型流程： 明確應用需求： 確定所需的采樣率、分辨率、精度、功耗、成本等關鍵參數。 評估信號特性： 分析待轉換的模擬信號的頻率範圍、幅度範圍、動態範圍以及噪聲水平。 瞭解ADC架構的優缺點： 根據應用場景選擇最適閤的ADC架構。 關注關鍵性能指標： 對比不同ADC型號的SNR、SFDR、INL、DNL等參數。 考慮接口和封裝： 選擇適閤係統總綫接口（如SPI、I2C、Parallel）和封裝形式的ADC。 評估供應商和技術支持： 選擇信譽良好、提供良好技術支持的供應商。 第六章：ADC的接口與驅動 ADC輸齣的數字數據需要與微控製器（MCU）或數字信號處理器（DSP）進行有效交互。本章將探討ADC的接口協議和驅動開發： 常見的ADC接口類型： 並行接口 (Parallel Interface)： 傳輸速度快，但數據綫多。 串行接口 (Serial Interface)： SPI、I2C等，數據綫少，適用於低功耗和緊湊型設計。 LVDS/LVCMOS接口： 適用於高速ADC。 ADC驅動程序的編寫： 初始化配置： 設置ADC的工作模式、時鍾源、采樣率、分辨率等。 數據讀取： 實現從ADC緩衝區讀取轉換結果的函數。 中斷處理： 利用中斷機製提高數據采集效率。 DMA傳輸： 講解Direct Memory Access (DMA) 在ADC數據傳輸中的應用，以減輕CPU負擔。 實際案例： 通過一個具體的微控製器與ADC接口的範例，演示驅動程序的編寫和調試過程。 第七章：ADC的常見問題與故障排除 在使用ADC的過程中，可能會遇到各種問題。本章將歸納總結一些常見的ADC故障現象，並提供相應的診斷和排除方法： 數據異常/不準確： 分析電源噪聲、接地不良、時鍾抖動、輸入信號不穩定、ADC內部故障等原因。 轉換速度不達標： 檢查時鍾頻率、總綫速度、驅動程序效率等。 功耗過高： 評估ADC的工作模式、電源管理策略。 ADC損壞： 討論過壓、靜電放電（ESD）等可能導緻ADC損壞的因素，以及防護措施。 係統集成問題： 分析ADC與前端模擬電路、後端數字電路之間的匹配問題。 結論 模數轉換器是現代電子係統中不可或缺的關鍵組件，其性能直接影響著整個係統的精度和功能。本書通過對ADC原理、性能、設計、應用和故障排除的全麵解析，旨在幫助讀者建立起堅實的理論基礎和豐富的實踐經驗。掌握ADC的奧秘，就是掌握瞭連接物理世界與數字世界的一把關鍵鑰匙，為在更廣闊的數字技術領域探索和創新奠定堅實的基礎。我們相信，通過閱讀本書，您將能夠更加自信地駕馭模數轉換技術，並在您的設計和開發工作中取得更大的成功。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得非常樸實，沒有太多花哨的裝飾，給人一種專注於技術內容的感覺。我翻開目錄，發現章節安排邏輯性很強，從基礎的理論知識講起，逐步深入到實際應用和高級技巧。作者在講解每一個概念時，都力求清晰透徹，即便是初次接觸這方麵內容的讀者，也能比較順暢地跟上思路。特彆是對於那些涉及到數學推導的部分，他們似乎很巧妙地平衡瞭嚴謹性和易讀性，不是那種乾巴巴的公式堆砌，而是穿插瞭一些直觀的例子來輔助理解。我尤其欣賞的是書中對不同類型A/D轉換器工作原理的細緻剖析，它們之間的優缺點對比非常鮮明，這對於我們選擇閤適的器件至關重要。可以說，這本書的結構布局就像一張精心繪製的導航圖，指引著讀者在復雜的模擬數字轉換世界裏穩步前行，而不是迷失在細節的泥沼中。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常務實，帶著一股子老派工匠精神的嚴謹勁兒。它不像有些流行的技術書籍那樣，充斥著過多的營銷術語或者誇張的描述，而是像一位經驗豐富的前輩在手把手地傳授經驗。我感覺作者們似乎非常清楚我們這些工程師在實際工作中會遇到哪些痛點和疑惑，因此在關鍵的技術點上反復強調，並提供瞭大量的工程實踐中的小竅門。比如，關於噪聲抑製和抗乾擾的設計，書中給齣的建議不是空泛的理論，而是基於實際電路布局的考量，這一點對於PCB設計人員來說簡直是如獲至寶。閱讀這本書的過程，更像是一場深入的研討會，而不是被動的知識灌輸。它要求讀者投入精力去思考，去驗證，而不是簡單地接受結論，這種互動性讓我感覺受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖錶質量非常高，這一點在技術書籍中常常被忽視，但卻是影響閱讀體驗的關鍵因素。無論是電路示意圖還是波形圖，都清晰銳利，標注準確無誤，即便是復雜的時序圖也能一目瞭然。很多教材在圖錶上會顯得擁擠不堪，導緻關鍵信息被淹沒，但這本則不然。它在圖文配閤上做得非常到位，每張圖錶都是為瞭闡述一個特定的概念而存在的，絕無冗餘。我發現自己可以很自然地在文字描述和視覺輔助之間切換，這極大地加速瞭我的理解過程。閱讀體驗的流暢性，很大程度上歸功於這種對細節的精雕細琢，讓人在學習新技術時能夠保持專注，專注於知識本身而非被低劣的呈現方式所乾擾。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，這本書體現瞭一種深刻的、麵嚮實踐的教學理念。它沒有過多地追逐最新、最時髦的“網紅”技術名詞，而是將精力放在瞭那些經過時間檢驗、在工業界廣泛應用的核心技術上。這種對基礎的堅實把握，反而成瞭它最強大的後盾。我發現，讀完之後，我對A/D轉換器的底層工作機製有瞭更深刻的認識，以前那些模糊的概念現在都變得清晰具體瞭。它教會我的不是如何快速地使用某個特定的型號，而是理解“為什麼”這個芯片會這樣工作，以及在麵對新的、未曾見過的芯片時，應該從哪些角度去分析和評估。這種內化的能力，纔是任何一本優秀技術書籍帶給讀者的真正財富，它為我未來的獨立設計和故障排查打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

讓我印象深刻的是書中對“活學活用”這個概念的實踐詮釋。它並沒有停留在理論的象牙塔裏，而是大量引入瞭實際的案例分析和仿真結果。當我讀到關於高精度采樣的章節時，書中展示瞭如何通過軟件算法來彌補硬件上的某些局限性，這種跨領域的融閤處理，著實讓我眼前一亮。作者似乎在不斷地提醒我們，在今天的電子工程領域，單純的硬件思維已經不夠用瞭，軟件和算法的配閤纔是實現高性能的關鍵。尤其是那些關於係統級集成的討論，它超越瞭單個轉換芯片的範疇，擴展到瞭整個數據采集鏈條的優化，這對於進行係統設計的人來說，提供瞭非常宏觀且實用的視角。這不僅僅是一本器件手冊的替代品，更像是一本係統優化指南。