活學活用A:D轉換器 （日）河閤 一,彭剛 9787030442543 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
• 模擬電路
• 信號處理
• 嵌入式係統
• 電子工程
• 河閤一
• 彭剛
• 科技
• 工業
• 電子技術

店鋪： 北京十翼圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030442543

商品編碼：29518769037

包裝：平裝

齣版時間：2015-06-01

基本信息

書名:活學活用A:D轉換器

定價：38.0元

售價：31.2元,便宜6.8元,摺扣82

作者:（日）河閤 一,彭剛

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2015-06-01

ISBN：9787030442543

字數：199000

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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　　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。

 

 

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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《模擬信號的數字脈搏：探索A/D轉換器的奧秘》 在當今高度數字化的世界裏，信息的獲取、處理與傳輸無不依賴於數字技術。然而，現實世界中的絕大多數信息，無論是聲音、圖像、溫度，還是生物電信號，本質上都是連續變化的模擬信號。要讓計算機和各種數字設備能夠理解並處理這些模擬信號，就必須有一個至關重要的“翻譯官”——模數轉換器（Analog-to-Digital Converter, ADC）。本書將帶您深入探索A/D轉換器的精彩世界，揭示它如何將連續的模擬浪潮轉化為離散的數字序列，從而驅動著我們生活方方麵麵的技術革新。 一、 A/D轉換器的基本原理與組成 A/D轉換器，顧名思義，是實現模擬信號到數字信號轉換的關鍵器件。其核心任務是將一個輸入的模擬電壓值，在特定的時間點上進行采樣，然後將其量化為一組離散的數字代碼。這個過程看似簡單，實則蘊含著深刻的信號處理理論與精密的工程設計。 一個典型的A/D轉換器主要由以下幾個核心部分構成： 采樣器（Sample-and-Hold, S/H）：模擬信號是連續變化的，為瞭捕捉其在某一時刻的“瞬時值”，就需要一個采樣器。采樣器以一定的頻率（采樣頻率）周期性地接通，將輸入模擬信號的電壓“捕捉”下來，並將其保持在一個恒定的電平上，直到下一次采樣到來。這個保持的過程是為瞭穩定電壓，為後續的量化提供一個準確的輸入。采樣頻率的選擇至關重要，它直接決定瞭轉換器能夠捕捉到的最高頻率成分，遵循奈奎斯特定理，采樣頻率必須大於信號最高頻率的兩倍，纔能避免混疊失真。 量化器（Quantizer）：量化器是A/D轉換器的心髒，它負責將采樣器保持的模擬電壓值，按照預設的精度（分辨率）劃分成若乾個離散的數字等級。想象一下，將一段連續的長度，用有限數量的尺子刻度來錶示。量化器就是將輸入的模擬電壓，映射到這些有限的數字碼上。量化過程中必然會産生量化誤差，這是A/D轉換固有的失真，其大小與轉換器的分辨率成反比。分辨率越高，量化等級越多，量化誤差就越小，轉換精度也就越高。 編碼器（Encoder）：編碼器則將量化器輸齣的數字等級，轉換成最終的二進製數字碼（例如，BCD碼或自然二進製碼）。這個過程是將內部的數字錶示形式，轉換為標準的數字輸齣格式，供後續的數字處理係統使用。 二、 A/D轉換器的分類與技術 A/D轉換技術發展至今，湧現齣多種不同的架構和工作原理，每種都有其獨特的優勢和適用場景。理解這些不同的轉換器類型，有助於我們根據具體應用需求選擇最閤適的技術。 1. 逐次逼近型A/D轉換器 (SAR ADC)：這是目前應用最廣泛的A/D轉換器類型之一。其工作原理類似於一個“試探”過程：轉換器首先輸齣一個最高位的數字信號，然後通過數/模轉換器（DAC）將其轉換成模擬電壓。這個模擬電壓與原始輸入信號進行比較，如果輸入的模擬信號更大，則保持最高位為1，否則置為0。接著，再試探次高位，如此反復，直到所有位都確定為止。SAR ADC的優點是速度適中，功耗較低，分辨率和精度都可以做得很高，適用於儀器儀錶、數據采集係統等領域。 2. 雙積分型A/D轉換器 (Dual-Slope ADC)：雙積分型ADC具有極高的精度和良好的抗乾擾能力，常用於高精度的測量儀器，如數字萬用錶。它的工作原理是通過對輸入模擬信號進行積分，然後用一個已知斜率的負嚮電壓反嚮積分，直到積分迴零。積分的時間與輸入信號的幅值成正比，通過測量這個時間就可以得到數字輸齣。這種方法的優點是精度高，對噪聲不敏感，但轉換速度相對較慢。 3. 並聯型/全並行型A/D轉換器 (Flash ADC)：Flash ADC又稱為“閃速”ADC，它的特點是速度極快。它使用大量的比較器和電阻分壓網絡，在同一時刻將輸入模擬信號與所有可能的量化閾值進行比較，然後通過編碼器直接輸齣數字碼。其優勢在於轉換速度非常高，可以達到GHz級彆，但缺點是功耗大，而且隨著分辨率的提高，所需的比較器數量呈指數級增長，成本也隨之急劇上升。Flash ADC適用於對速度要求極高的場閤，如高速示波器、信號分析儀等。 4. 流水綫型A/D轉換器 (Pipeline ADC)：流水綫型ADC結閤瞭Flash ADC的速度和SAR ADC的效率。它將整個轉換過程分解成多個階段，每個階段完成一部分量化工作，然後將結果傳遞給下一階段。這種結構可以實現較高的速度和較高的分辨率，同時避免瞭Flash ADC的巨大功耗和復雜性。流水綫型ADC在數字電視、通信係統等領域有著廣泛的應用。 5. Σ-Δ（Sigma-Delta）A/D轉換器：Σ-Δ ADC采用過采樣和噪聲整形技術，可以在較低的時鍾頻率下實現極高的分辨率。它通過一個噪聲整形器將量化噪聲推移到信號帶寬之外，然後通過數字濾波器進行抽取，從而獲得高分辨率的輸齣。Σ-Δ ADC尤其適用於音頻、傳感器數據采集等對精度要求極高的應用，即使在較低的采樣速率下也能實現非常精細的量化。 三、 A/D轉換器的性能指標 衡量一個A/D轉換器性能的關鍵在於其各項技術指標。理解這些指標，有助於我們評估轉換器的優劣，並根據應用需求進行選擇。 分辨率 (Resolution)：分辨率是指ADC能夠區分的最小模擬電壓變化量，通常用比特（bit）來錶示。例如，一個12位的ADC可以將模擬電壓劃分為2^12 = 4096個等級。分辨率越高，ADC越能精確地錶示輸入的模擬信號。 采樣率 (Sampling Rate)：采樣率是指ADC每秒鍾能夠進行的采樣次數，單位是赫茲（Hz）或兆赫茲（MHz）。采樣率決定瞭ADC能夠捕捉到的最高信號頻率，根據奈奎斯特定理，采樣率必須大於信號最高頻率的兩倍。 非綫性 (Nonlinearity)：理想的ADC應該是綫性的，即輸齣的數字值與輸入模擬電壓成嚴格的綫性關係。然而，實際的ADC存在各種非綫性誤差，包括積分非綫性（INL）和微分非綫性（DNL）。INL衡量的是實際的傳輸函數與理想傳輸函數之間的最大偏差，DNL衡量的是相鄰兩個量化碼之間的實際步長與理想步長之間的偏差。 信噪比 (Signal-to-Noise Ratio, SNR)：SNR是指輸入信號的功率與噪聲功率之比。高SNR意味著信號中包含的有用信息遠大於噪聲，轉換精度越高。 有效位數 (Effective Number of Bits, ENOB)：ENOB是一個綜閤指標，它考慮瞭ADC的噪聲和失真，給齣瞭在實際應用中ADC能夠提供多少有意義的位數。ENOB總是小於或等於ADC的標稱分辨率。 功耗 (Power Consumption)：ADC的功耗是選擇器件時需要考慮的重要因素，尤其是在電池供電設備和大規模集成電路設計中。 轉換時間 (Conversion Time)：指ADC完成一次完整轉換所需的時間。對於需要實時處理的應用，轉換時間是一個關鍵參數。 四、 A/D轉換器的應用領域 A/D轉換器是現代電子係統不可或缺的組成部分，其應用幾乎滲透到我們生活的每一個角落。 通信係統：從蜂窩電話、Wi-Fi到光縴通信，A/D轉換器負責將模擬的無綫電信號或光信號轉換為數字信號進行處理和傳輸，並將接收到的數字信號轉換迴模擬信號播放。 音頻與視頻處理：數碼相機、攝像機、MP3播放器、數字電視等都離不開A/D轉換器，它們將模擬的聲波和光波轉換為數字信息進行存儲、處理和播放。 儀器儀錶：數字示波器、數字萬用錶、頻譜分析儀、數據采集係統等高精度測量設備，都依賴於高性能的A/D轉換器來準確地捕捉和量化被測信號。 醫療設備：心電圖儀、腦電圖儀、醫學影像設備（如CT、MRI）等，都需要A/D轉換器將生物電信號、X射綫信號等模擬信息轉換為數字數據，以便進行分析和診斷。 工業自動化：在工廠中，傳感器（如溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器）輸齣的模擬信號需要通過A/D轉換器轉換成數字信號，以供PLC（可編程邏輯控製器）或其他控製係統進行處理和控製。 汽車電子：現代汽車集成瞭大量的傳感器和電子控製單元（ECU），A/D轉換器是連接傳感器與ECU的橋梁，負責將各種模擬信號（如發動機轉速、車速、油壓等）轉換成數字信號，以實現車輛的智能化控製和監測。 物聯網 (IoT)：在日益普及的物聯網設備中，各種環境傳感器、運動傳感器等輸齣的模擬信號都需要經過A/D轉換器，纔能上傳到雲端進行分析和應用。 五、 A/D轉換器未來的發展趨勢 隨著技術的不斷進步，A/D轉換器正朝著更高精度、更高速度、更低功耗、更小尺寸的方嚮發展。 更高分辨率和精度：隨著對信號細節要求越來越高，A/D轉換器將不斷突破分辨率的極限，達到20位甚至更高的級彆。 更高采樣速率：對於高速通信、寬帶信號處理等應用，對采樣速率的需求也在不斷提升，推動著ADC嚮GHz甚至THz級彆發展。 低功耗設計：在移動設備和物聯網領域，低功耗是至關重要的。未來的ADC將更加注重能效比，實現更高的性能同時消耗更少的能量。 集成化與智能化：A/D轉換器將更多地與處理器、FPGA等集成在一起，實現更強大的數據采集和處理能力。同時，ADC本身也將集成更多的智能化功能，例如自校準、動態範圍調整等。 新型轉換器技術：新的材料和工藝（如MEMS、納米技術）的引入，有望催生齣全新的A/D轉換器架構，帶來性能上的突破。 結語 A/D轉換器作為連接模擬世界與數字世界的關鍵紐帶，其重要性不言而喻。從微觀的電子元器件到宏觀的智能化係統，A/D轉換器默默地扮演著不可或缺的角色。理解A/D轉換器的基本原理、技術類型、性能指標和應用，對於深入掌握現代電子技術、洞察科技發展趨勢，都具有重要的意義。本書旨在為您提供一個全麵而深入的視角，帶領您領略A/D轉換器的奧秘，並激發您對這一領域更深入的探索與思考。

評分☆☆☆☆☆

這本《活學活用A/D轉換器》的齣現，對於我這種在電子工程師的職業生涯中，經常會接觸到數據采集和信號處理的從業者來說，無疑是一股清流。我之前在工作中，也曾遇到過需要仔細評估和選擇A/D轉換器的時候，但往往是摸著石頭過河，經驗積纍為主，理論支撐不足。這本書的作者，尤其是來自日本的河閤一先生，我對日本在精密儀器和電子技術領域的嚴謹性是有較高評價的，而中文譯者彭剛先生，也意味著這本書的翻譯質量應該是有保障的，能夠比較準確地傳達原著的精髓。我更傾嚮於尋找那種能夠提供深入技術洞察，又不過分偏離實際應用的書籍。我希望這本書能夠詳細解析A/D轉換器的各種工作原理，不僅僅是簡單的SAR、Delta-Sigma這些類型，更希望能夠深入到它們的內部架構、時序控製、以及各種噪聲源的分析和抑製方法。此外，書中對於A/D轉換器的選型指南，我想會非常寶貴，如何根據不同的應用場景，比如采樣速率、分辨率、功耗、成本等因素，做齣最優的選擇，這方麵的指導對於工程師來說至關重要。如果書中能包含一些關於PCB布局、電源去耦、時鍾抖動等影響A/D轉換器性能的實際工程問題，並提供解決方案，那將極大地提升這本書的實用價值。

評分☆☆☆☆☆

我是一名業餘的電子愛好者，平時喜歡自己動手做一些電子小製作，從簡單的LED閃爍到稍微復雜一些的傳感器數據記錄，都讓我樂在其中。最近我開始接觸一些需要測量模擬信號的項目，比如溫濕度傳感器、光敏電阻等，這就不可避免地要用到A/D轉換器。市麵上有很多廉價的微控製器都集成瞭ADC功能，但我總覺得它的性能和穩定性有待提高，而且對於如何充分發揮它的潛力，我感覺自己知之甚少。這本書《活學活用A/D轉換器》的書名，聽起來就非常接地氣，不像那些高深莫測的學術著作，我希望它能夠用比較易懂的方式，給我介紹A/D轉換器的基本概念，讓我明白為什麼不同的ADC會有不同的參數，以及這些參數對我的項目有什麼影響。我更希望書中能有一些實際的動手指導，比如如何選擇閤適的ADC芯片，如何連接外部電路，如何處理ADC的輸齣信號，以及如何通過一些簡單的技巧來提高測量精度。我不太關心復雜的數學推導，但非常希望能夠看到一些直觀的圖示和清晰的實驗步驟，這樣我纔能真正地“活學活用”起來，讓我的電子小製作更上一層樓。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名讓我印象非常深刻，"活學活用A/D轉換器"，光聽名字就覺得它不是那種枯燥的理論堆砌，而是實實在在能夠幫我們解決實際問題的。我一直對電子技術很感興趣，尤其是在信號處理和嵌入式開發領域，A/D轉換器就像是連接模擬世界和數字世界的一座橋梁，它的性能和應用直接影響到整個係統的成敗。市麵上關於A/D轉換器的書籍不少，但很多都停留在概念講解，理論推導，對於如何選擇、如何優化、如何在實際電路中應用，往往語焉不詳。這本書的作者河閤一和彭剛，名字給我的感覺就非常專業，而且有來自國際的視角，這讓我對它充滿瞭期待。我希望這本書能像它的名字一樣，真正做到“活學活用”，讓我們這些讀者能夠通過學習，掌握A/D轉換器的核心技術，並且能夠靈活地運用到自己的項目中去，無論是做一些小型的傳感器數據采集，還是復雜的儀器設備開發，都能有理論指導和實踐參考。我特彆想知道書中會不會介紹一些具體的應用案例，比如在音頻、視頻、醫療設備或者工業控製等領域，A/D轉換器是如何發揮作用的，以及在這些應用中，需要關注哪些關鍵參數和設計技巧。如果能有相關的電路圖和代碼示例，那就更完美瞭，畢竟實踐齣真知，動手操作纔能加深理解。

評分☆☆☆☆☆

我從事的行業是儀器儀錶的設計和製造，A/D轉換器是我們産品核心部件中的一個重要組成部分，直接關係到我們産品的精度、穩定性和性能。在過去的項目中，我們遇到過不少由於A/D轉換器選型不當或者使用不當，而導緻産品齣現各種問題的經曆。因此，我非常期待一本能夠深入剖析A/D轉換器技術，並且提供切實可行的設計和應用指導的書籍。這本書《活學活用A/D轉換器》的題目，就暗示瞭其內容的實用性和指導性。我希望書中能夠詳細闡述各種A/D轉換器技術（如SAR, Sigma-Delta, Pipeline等）的原理、優缺點以及適用場景，特彆是針對一些新興的應用領域，比如高精度測量、高速數據采集等，是否有最新的技術進展和解決方案。同時，我非常關注書中關於A/D轉換器在實際應用中可能遇到的各種挑戰，例如噪聲抑製、時鍾同步、抗乾擾設計、電源完整性等，以及作者是如何給齣解決方案的。如果書中能提供一些經過驗證的電路設計模闆、仿真分析工具的使用指導，或者實際項目中的案例研究，那將對我非常有幫助，能夠直接指導我們工程師在産品開發過程中避免重復的錯誤，提高工作效率。

評分☆☆☆☆☆

我是一位電子專業的在校學生，目前正在攻讀碩士學位，研究方嚮與信號處理和嵌入式係統緊密相關。在學習過程中，我發現A/D轉換器是許多項目開發中不可或缺的關鍵組件。盡管我們課堂上會講解一些基礎知識，但對於如何將其真正應用到復雜的實際係統中，我 still 感到力不從心。我偶然看到瞭《活學活用A/D轉換器》這本書的書名，覺得這個標題非常吸引我，因為它直接點齣瞭我當前學習和實踐中最迫切的需求——“活學活用”。我希望這本書能夠幫助我從理論層麵深入理解A/D轉換器的內部機製，比如過采樣、數字濾波、量化噪聲抑製等技術，並能將這些理論知識轉化為實際的工程設計能力。我特彆關注書中是否會有關於不同類型A/D轉換器（例如閃速型、逐次逼近型、Σ-Δ型等）的詳細比較和適用性分析，以及它們在不同應用場景下的優缺點。如果書中能提供一些實際的電路設計實例，以及相關的軟件或固件開發建議，例如如何編寫采樣程序、如何處理ADC輸齣的數據等，那將對我畢業設計和未來的職業發展大有裨益。我對書中作者的背景也充滿好奇，希望他們能分享一些在實際工程應用中的寶貴經驗。