智能AD和DA转换9787030364968 科学出版社 (美)哈比, pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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美哈比 著

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• 哈比
• 科学出版社

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030364968

商品编码：29454517423

包装：平装

出版时间：2013-02-01

图书基本信息
图书名称	智能AD和DA转换
作者	(美)哈比,
定价	60.00元
出版社	科学出版社
ISBN	9787030364968
出版日期	2013-02-01
字数
页码
版次	1
装帧	平装
开本
商品重量	0.259Kg

内容简介

近年来，工业变革带动了数字电路和模拟电路技术的发展。在数模（DA）和模数（AD）的转换中，智能化的概念被提出，用来检测模拟量的缺陷并加以修正。 《智能AD和DA转换》首先介绍了当前数据转换设计领域的发展趋势和所面临的挑战，并在宏观上阐述了智能转换的概念。然后，应用智能转换的概念，结合两个设计实例，解决了具体的设计缺陷。后得出结论：应用智能转换的概念，转换器的芯片面积、功耗、静态精度和动态精度得到了改善，有效地提高了DA和AD的转换性能。 《智能AD和DA转换》适应面广，无论对于该学科的专家、教授、研究生，还是本科生、普通技术人员都有极大的参考价值。

作者简介

目录

List of symbols and abbreviations 1. INTRODUCTION 2. AD AND DA CONVERSION 1 Introduction 2 Trends in applications 3 Trends in technology 4 Trends in system design 5 Performance criteria 6 Conclusion 3. SMART CONVERSION 1 Introduction 2 Smart concept 3 Application of the smart concept 4 Focus in this work 5 Conclusion 4. SMART DA CONVERSION 1 Introduction 2 Area of current-steering DACs 3 Correction of mismatch errors 4 Sub-binary variable-radix DAC 5 Designexample 6 Conclusion 5. DESIGN OF A SUB-BINARY VARIABLE-RADIX DAC 1 Schematic design 2 Layout 3 Self-measurement-circuit implementation 4 Experimental results 5 Conclusion 6. SMART AD CONVERSION 1 Introduction 2 Literature review 3 High-speed high-resolution AD conversion 4 Smart calibration 5 Conclusion 7. DESIGN OF AN OPEN-LOOP T&H; CIRCUIT 1 Literature review 2 Design goal 3 T&H; architecture 4 Sampling core architecture 5 Output buffer architecture 6 T&H; design 7 Experimental results 8 Conclusion 8. T&H; CALIBRATION 1 Introduction 2 T&H; accuracy 3 T&H; calibration method 4 Analog correction parameters 5 Digitally assisted analog correction 6 Simulation results 7 Implementation of the calibration method and layout 8 Experimental results 9 Conclusion 9. T&H; CALIBRATION FOR TIME-INTERLEAVED ADCS 1 Introduction 2 Channel matching in time-interleaved T&H;磗 3 Channel mismatch calibration 4 Channel mismatch detection 5 Channel mismatch correction 6 Simulation results 7 Implementation of the calibration method and layout 8 Experimental results 9 Conclusion 10. CONCLUSIONS References Index

编辑推荐

文摘

序言

数字世界的回声：探索信息转换的奥秘 在当今信息爆炸的时代，无论是精密复杂的科学实验，还是日常生活中触手可及的数字设备，都离不开一个核心的物理过程：将连续变化的模拟信号转化为计算机能够理解的离散数字信息，反之亦然。这个过程，便是我们常说的模数转换（Analog-to-Digital Conversion, ADC）与数模转换（Digital-to-Analog Conversion, DAC）。它们如同数字世界与现实世界的桥梁，承载着信息流畅传递的重任，决定了我们所体验到的声音、图像、乃至所有数字化的感官输入的精确度和逼真度。 本书并非专注于某一特定集成电路的详细型号或晦涩的技术标准，而是旨在为读者揭示模数和数模转换背后蕴含的普遍性原理、关键技术以及它们在广泛应用领域中所扮演的不可或缺的角色。我们将从最基础的概念出发，深入浅出地剖析模拟信号的特性，理解数字化的必要性，以及为何简单地“测量”并不能直接转化为“数字”。 模拟的海洋，数字的岛屿 在深入ADC和DAC的世界之前，我们有必要先理解“模拟”与“数字”的本质区别。自然界中的许多物理量，如温度、压力、声音的振幅、光的强度等，都以连续变化的形式存在。它们可以在任意两个数值之间取到无限多个值，如同无边无际的海洋。计算机和数字电路则只能处理离散的数据，它们将信息分解成一个个独立的、有限的数值，如同海洋中的一个个岛屿。ADC的任务，就是将这无边无际的海洋“采样”并“量化”，最终将其转化为一个个离散的数字岛屿，让计算机能够进行存储、处理和分析。而DAC则恰恰相反，它将数字世界中的岛屿信息，重新“插值”并“重建”，使其成为连续变化的模拟信号，从而驱动扬声器发出声音，或在显示器上呈现图像。 模数转换（ADC）：捕捉现实的精度 ADC的诞生，是人类能够真正意义上“聆听”和“看见”数字世界的基础。一个理想的ADC，需要精准地捕捉模拟信号的瞬时值，并将其映射到数字值。这其中涉及几个核心概念： 采样（Sampling）： 模拟信号是连续的，为了将其转化为数字信号，我们必须在一定的时间间隔内对模拟信号进行周期性的测量，这个过程称为采样。采样率（Sampling Rate）是衡量ADC性能的关键指标之一，它决定了每秒钟可以捕捉多少个信号点。奈奎斯特-香农采样定理告诉我们，为了无损地重构原始信号，采样率必须至少是信号最高频率的两倍。更高的采样率意味着对信号细节的捕捉越精细，尤其是在处理高频信号时至关重要。 量化（Quantization）： 采样得到的模拟值仍然是连续的，需要将其映射到一个有限的离散数值集合中。这个过程称为量化。量化精度（Quantization Resolution）决定了ADC能够区分的最小模拟信号变化。通常以比特（bit）为单位表示，例如8位ADC可以将模拟信号分成2⁸=256个等级，而16位ADC则可以分成2¹⁶=65536个等级。更高的量化精度意味着更小的量化误差，从而获得更精细的数字表示。 编码（Encoding）： 量化后的数值需要以二进制的形式表示，以便数字系统进行处理。 实现ADC的电路多种多样，各有优劣。本书将不会深入讲解具体的电路设计，但会介绍几种主流的转换原理，例如： 逐次逼近型ADC (SAR ADC): 这种ADC通过一个数模转换器（DAC）和比较器，迭代地搜索最接近输入模拟信号的数字值，效率较高，适用于大多数通用应用。 双斜率型ADC (Dual-Slope ADC): 这种ADC利用电容器的充放电过程，将模拟信号的幅值与时间成正比，然后通过数字计数器测量时间，抗干扰能力较强，常用于精度要求高的场合。 Σ-Δ调制器ADC (Sigma-Delta ADC): 这种ADC采用过采样和数字滤波技术，可以在较低的采样率下实现很高的量化分辨率，特别适用于音频和测量领域。 流水线型ADC (Pipelined ADC): 这种ADC将转换过程分解为多个阶段，每个阶段并行处理，可以实现很高的转换速度。 理解这些不同类型的ADC，有助于我们认识到在不同的应用场景下，需要权衡采样率、分辨率、功耗以及成本等因素，选择最适合的转换器。 数模转换（DAC）：再现世界的灵动 如果说ADC是捕捉现实的工具，那么DAC就是重现现实的画笔。它接收数字信号，并将其重新转化为连续的模拟信号，驱动各种输出设备。DAC的核心在于将数字值“还原”为模拟电压或电流。 数字到模拟的映射： DAC的基本功能是将输入的数字代码（例如二进制数）映射到一个对应的模拟输出电压或电流。这个映射关系必须是线性的，并且保持高度的精确性。 保持（Holding）： 由于DAC输出的是离散的电压/电流“阶梯”，为了使其更接近连续的模拟信号，通常需要一个“保持”机制，例如采样保持电路（Sample-and-Hold circuit），来平滑输出。 重建（Reconstruction）： 理想情况下，DAC输出的应该是一个连续的函数，但实际输出的是一系列的脉冲。通过低通滤波器（Low-pass filter）可以滤除高频的数字噪声，从而重建出接近原始的模拟信号。 同样，DAC也有多种不同的实现方式，例如： 电阻网络型DAC (R-2R Ladder DAC): 这是最常见也是最容易理解的DAC结构之一，利用一组精密电阻构成一个梯形网络，根据输入的数字信号，按照二进制权重进行模拟信号的组合。 权电流型DAC (Weighted-Current DAC): 这种DAC利用不同的电流源，根据数字输入的位权进行开关控制，将电流进行加权求和，产生模拟输出。 Σ-Δ调制器DAC (Sigma-Delta DAC): 与Σ-Δ ADC类似，Σ-Δ DAC也利用过采样和数字滤波技术，通过简单的结构实现高分辨率的模拟输出。 理解不同DAC的原理，能够帮助我们认识到它们在音频播放、视频输出、电机控制等领域如何将数字指令转化为实际的物理动作。 连接过去与未来：ADC/DAC的广阔天地 ADC和DAC并非孤立的技术，它们是连接数字世界与模拟现实的纽带，渗透到我们生活的方方面面，影响着从微观到宏观的无数领域： 通信系统： 无论是有线通信还是无线通信，信号的传输和接收都离不开ADC和DAC。手机、路由器、基站等设备内部都集成着高速、高精度的ADC/DAC，以保证语音、数据等信息的准确传输。 音频与视频： 我们欣赏到的音乐、电影，其原始信号是模拟的。录音、剪辑、播放等过程都需要ADC将声音和图像数字化，而DAC则将数字信号还原为声音和图像。高保真音响、高清电视、数码相机等都依赖于高性能的ADC/DAC。 仪器仪表与测量： 科学研究、工业生产、医疗诊断等领域，都需要对各种物理量进行精确测量。示波器、频谱分析仪、医疗影像设备等都离不开ADC将传感器采集到的模拟信号转化为数字信号进行处理和显示。 控制系统： 工业自动化、机器人技术、航空航天等领域，都需要对执行器进行精确控制。DAC将数字控制器发出的指令转化为模拟电压或电流，驱动电机、阀门等执行机构。 数字信号处理（DSP）： ADC和DAC是实现DSP的基础。通过将模拟信号数字化，可以利用强大的数字信号处理算法对其进行滤波、压缩、增强等操作，实现各种复杂的功能。 新兴技术： 虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、人工智能（AI）等前沿技术，在人机交互、传感器数据融合等方面，都对ADC/DAC提出了更高的要求，例如更高的采样率、更低的功耗、更小的体积以及更低的噪声。 本书将不会止步于理论的介绍，更会引导读者思考这些技术在实际应用中的挑战与机遇。例如，如何在高噪声环境中实现准确的采样？如何在高频率下保持低功耗？如何平衡精度、速度和成本？这些都是在ADC和DAC领域不断探索和创新的方向。 通过对ADC和DAC原理的深入了解，我们不仅能够更好地理解现代电子设备的工作机制，更能激发我们对未来科技发展的想象。这个连接模拟与数字的桥梁，正以前所未有的速度和精度，不断扩展着人类认识和改造世界的能力，让数字世界的每一次回声，都更加真实而动听。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度和广度，完全超出了我的预期。它并没有停留在简单的原理介绍层面，而是深入挖掘了信号转换过程中遇到的各种实际工程问题，并且给出了非常具有操作性的解决方案。尤其是一些关于噪声抑制和抗干扰设计的章节，简直就是一本实战手册。作者的论述逻辑性极强，从基础概念的建立，到复杂系统的搭建，每一步都过渡得非常自然流畅，使得即便是初次接触这方面内容的读者，也能逐步建立起完整的知识体系。我特别欣赏作者在解释一些高深概念时，所采用的类比和实例，这些都极大地降低了理解的门槛。读完后，我感觉自己对整个转换链条的理解不再是零散的知识点集合，而是一个相互关联、有机整体，这对指导我未来的项目设计大有裨贴。

评分☆☆☆☆☆

这本书在案例分析和应用实例方面的丰富程度，实在令人赞叹。它不仅仅停留在理论层面，而是大量引用了当前工业界最前沿的应用案例，从高精度医疗设备的信号采集，到工业控制中的实时数据处理，无所不包。这些案例的选取极具代表性，并且作者非常细致地剖析了在这些特定场景下，如何根据具体需求调整和优化转换器的参数与架构。对于我们这些需要将理论应用于实际工程的工程师来说，这些宝贵的“踩坑”经验和成功案例，简直是无价之宝。通过这些具体的实例，我清晰地看到了理论知识是如何落地生根，并在实际复杂环境中发挥作用的，极大地增强了我解决实际问题的信心和能力。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，我是一个对枯燥的教科书式写作感到非常抗拒的人，但这本书的行文风格却有一种奇特的吸引力。作者的叙述方式更像是一位经验丰富的前辈在娓娓道来，而不是冷冰冰的知识灌输。语言中不乏幽默感和恰到好处的个人见解，这使得原本可能非常晦涩难懂的内容变得生动活泼起来。比如，在阐述某个经典算法的局限性时，作者用了非常形象的比喻，让我瞬间领悟了其设计哲学上的缺陷。这种“润物细无声”的教学方式，极大地激发了我主动探索的热情。我常常在阅读过程中，会忍不住停下来，思考作者提出的观点，并尝试在脑海中复现出相关的实验场景。这种沉浸式的学习体验，是很多传统教材难以提供的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度，让我重新审视了自己对这个领域的认知边界。它不仅涵盖了标准化的设计流程，更花了相当大的篇幅探讨了未来技术的发展趋势，比如低功耗设计、高速率提升以及与新兴计算范式的融合等议题。作者的视野非常开阔，似乎对整个领域的发展脉络有着深刻的洞察力。阅读这些前瞻性的内容时，我感觉自己像是站在了技术发展的一个制高点上，能够更清晰地预判行业走向。这本书无疑是一本扎根于实践、放眼于未来的优秀参考书，它不仅解决了眼前的技术难题，更重要的是，它为我们指明了未来学习和研究的方向，具有极高的长期参考价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，厚实的纸张和清晰的印刷质量，让人一拿到手就感觉物超所值。封面设计简约而不失大气，主色调的运用恰到好处地烘托出了主题的专业性，但同时又不会让人觉得过于冰冷和难以接近。内页的排版布局也非常考究，文字和图表的间距处理得非常合理，使得长时间阅读也不会感到视觉疲劳。特别是那些复杂的电路图和算法流程图，都能清晰地呈现出来，对于我们这些需要深入研究技术细节的人来说，这一点至关重要。作者在细节上的把控，无疑展现了其深厚的学术功底和对读者体验的重视。可以说，仅仅是翻阅这本书的物理形态，就已经能感受到一种严谨治学的态度，让人对接下来阅读的内容充满了期待。这本书的装帧和印刷质量，绝对是同类技术书籍中的佼佼者，为后续的学习打下了坚实的基础。