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

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美哈比 著

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• 智能AD转换
• 智能DA转换
• 模拟电路
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• 电子工程
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• 哈比
• 科学出版社
• 9787030364968
• 电路设计

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030364968

商品编码：29730393436

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

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

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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

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文摘

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序言

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智能AD和DA转换——穿越模拟与数字的桥梁，解锁无限可能 在信息爆炸的时代，我们无时无刻不被海量的数据所包围。无论是手机中的传感器捕捉到的温度、声音、图像，还是工业生产线上精密仪器的实时监测，亦或是科学研究中采集到的复杂信号，它们的原始形态大多是连续的、模拟的。然而，数字计算的强大和普及，使得我们越来越需要将这些模拟信号转化为数字信号进行处理、存储和分析。同样，数字世界生成的控制信号，也需要转换成模拟信号才能驱动现实世界中的设备。这就引出了模拟数字（AD）转换器和数字模拟（DA）转换器这两项至关重要的技术。 本书《智能AD和DA转换》深入浅出地探讨了AD和DA转换器这一核心技术，它不仅是连接模拟世界与数字世界的桥梁，更是现代电子系统不可或缺的基石。从基础理论到前沿应用，本书力求为读者构建一个全面而深刻的理解框架，帮助他们掌握这项关键技术，并在此基础上进行创新与发展。 第一部分：AD转换器——洞察模拟世界的“耳朵”与“眼睛” AD转换器，顾名思义，是将模拟信号转换为数字信号的设备。它如同电子系统的“耳朵”和“眼睛”，负责将物理世界中的连续变化捕捉下来，并以离散的数字形式呈现。这一过程看似简单，实则蕴含着丰富的理论与技术细节。 1. AD转换的基本原理与分类： 本书将从最基础的采样定理（Nyquist-Shannon sampling theorem）讲起，解释为何需要以一定的频率对模拟信号进行采样，以避免信息失真。我们将详细阐述“量化”的过程，即如何将连续的模拟幅度映射到有限的数字离散值。 采样（Sampling）： 模拟信号在时间轴上被离散化。我们将介绍不同类型的采样技术，例如瞬时采样、盒式采样、尖峰采样等，以及它们各自的优缺点和适用场景。 量化（Quantization）： 模拟信号的幅度被离散化。本书将深入探讨均匀量化与非均匀量化，以及量化误差的产生与控制。 编码（Encoding）： 将量化后的离散值转换为数字编码。我们将讲解二进制编码、格雷码等常用编码方式。 基于这些基本原理，本书将系统介绍各类AD转换器的架构与工作方式： 并行比较型（Flash ADC）： 以其极高的转换速度著称，适用于对速度要求极高的场合，但分辨率通常受限。本书将剖析其复杂的比较器网络和编码逻辑。 逐次逼近型（SAR ADC）： 是一种在速度和分辨率之间取得良好平衡的常用ADC，其迭代逼近的原理将得到详细的讲解。 ∑-Δ调制器（Sigma-Delta ADC）： 以其高分辨率和良好的抗噪声性能脱颖而出，尤其适用于低频、高精度信号采集。本书将深入剖析其过采样、噪声整形等核心技术。 双斜率型（Dual-Slope ADC）： 结构简单，精度较高，适用于对速度要求不高的场合，如数字电压表。 流水线型（Pipeline ADC）： 结合了并行比较型和逐次逼近型的优点，能够在保持较高分辨率的同时实现中等偏上的转换速度。 2. AD转换器的关键技术指标与选择： 理解AD转换器的性能至关重要。本书将详细解读以下关键技术指标，并指导读者如何根据具体应用需求选择合适的AD转换器： 分辨率（Resolution）： 指ADC能够区分的最小模拟信号变化量，通常用比特数表示。 采样率（Sampling Rate）： ADC每秒钟能够采样的次数，决定了ADC能够捕捉的信号带宽。 积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）： 衡量ADC实际输出与理想输出之间的偏差。 信噪比（SNR）和无杂散响应（SFDR）： 衡量ADC的信号质量和抑制杂散信号的能力。 功耗（Power Consumption）： 特别是在便携式设备和嵌入式系统中，功耗是一个关键考量因素。 输入电压范围（Input Voltage Range）： ADC能够接受的模拟输入信号的范围。 3. AD转换器的电路设计与实现： 本书将不仅仅停留在理论层面，还将深入探讨AD转换器在实际电路中的设计与实现。我们将介绍各种ADC架构的典型电路图，讲解关键器件（如比较器、采样保持电路、DAC等）的设计要点，以及如何优化电路以提高性能、降低功耗。 4. AD转换器的应用领域： AD转换器是几乎所有现代电子设备的“幕后英雄”。本书将列举并分析AD转换器在以下领域的广泛应用： 通信系统： 手机、基站、无线通信设备中的信号接收与处理。 音频与视频设备： 数码相机、摄像机、MP3播放器、高保真音响系统。 仪器仪表： 数字示波器、频谱分析仪、数据采集系统。 医疗设备： 心电图仪、超声波诊断仪、医学成像设备。 工业自动化： 传感器信号采集、过程控制、电机驱动。 汽车电子： 引擎控制单元、车身电子、ADAS系统。 物联网（IoT）： 各种智能传感器节点的数据采集。 第二部分：DA转换器——塑造数字世界的“声音”与“指挥” DA转换器，是将数字信号转换为模拟信号的设备。它如同电子系统的“声音”和“指挥”，能够将经过数字处理的信息转化为物理世界的动作或反馈。 1. DA转换的基本原理与分类： DA转换的核心是将数字的离散值恢复成连续的模拟信号。本书将从其基本工作原理出发，介绍几种主要的DA转换器架构： 电阻网络型（Resistor Ladder DAC）： 例如R-2R梯形网络，结构简单，成本较低，但精度和速度受限于电阻精度和阻值。 权电流型（Weighted Current DAC）： 每个输出位驱动不同权重的电流源，通过叠加电流来产生模拟输出。 ∑-Δ调制器（Sigma-Delta DAC）： 与∑-Δ ADC类似，它利用过采样和噪声整形技术实现高分辨率的D/A转换，特别适用于音频应用。 流水线型（Pipeline DAC）： 兼顾了速度和分辨率，适用于对性能有较高要求的场合。 2. DA转换器的关键技术指标与选择： 与AD转换器类似，DA转换器也有一系列重要的性能指标需要理解和考量： 分辨率（Resolution）： 指DAC能够生成的模拟输出值的离散程度。 转换速率（Conversion Rate）： DAC每秒钟能够完成的数字到模拟转换次数。 建立时间（Settling Time）： DAC的输出信号达到稳定值所需的时间。 积分非线性（INL）和微分非线性（DNL）： 衡量DAC实际输出与理想输出之间的偏差。 单调性（Monotonicity）： 指DAC的输出模拟信号随着输入数字信号的增加而单调增加（或减少），没有“跌落”现象。 输出电压范围（Output Voltage Range）： DAC能够产生的模拟输出信号的范围。 3. DA转换器的电路设计与实现： 本书将探讨DA转换器的实际电路设计，包括不同架构的实现细节，关键器件（如电流源、开关、滤波器等）的选择与设计，以及如何通过电路优化来提升转换精度和速度。 4. DA转换器的应用领域： DA转换器在数字世界与物理世界的接口处发挥着至关重要的作用： 音频回放： 将数字音频信号转换为驱动扬声器的模拟信号。 视频显示： 将数字视频信号转换为模拟信号驱动显示器。 信号发生器： 生成任意波形，用于测试和仿真。 电机控制： 将数字控制命令转换为驱动电机的模拟电压或电流。 自动增益控制（AGC）： 根据信号强度动态调整模拟增益。 数字功放： 通过数字技术实现音频放大。 可编程电源： 根据数字指令输出任意电压或电流。 第三部分：智能AD和DA转换——融合创新，展望未来 本书的“智能”一词，并不仅仅是指简单的AD/DA转换功能，而是强调将人工智能、机器学习等先进技术与AD/DA转换相结合，赋予其更高的灵活性、自适应性和智能化水平。 1. 智能采样与量化： 传统的AD转换器采用固定的采样率和量化步长。智能AD转换器可以根据信号的特性动态调整采样率和量化策略，例如在信号变化剧烈时提高采样率，在信号平稳时降低采样率以节省资源。机器学习算法可以用于预测信号的未来趋势，从而优化采样过程。 2. 自适应滤波与降噪： 在恶劣的信号环境中，噪声是AD转换器的主要挑战。智能AD转换器可以利用机器学习算法来识别和抑制噪声，或者自适应地调整滤波器的参数，以最大程度地提取有用信号。 3. 故障诊断与自校准： 智能AD/DA转换器可以集成自诊断功能，实时监测自身的工作状态，并进行故障预警或自动校准，提高系统的可靠性。 4. 预测性维护： 通过分析AD/DA转换器的运行数据，可以预测其潜在的故障，从而提前进行维护，避免意外停机。 5. 低功耗优化： 智能算法可以根据实际工作负载，动态地调整AD/DA转换器的功耗模式，在保证性能的前提下实现最优的能效。 6. 在AI硬件中的应用： 随着AI应用的普及，AD/DA转换器在AI硬件中的作用愈发重要。例如，在边缘计算设备中，需要高效地将传感器数据转换为数字格式供AI模型处理；反之，AI模型的输出也需要转换为模拟信号来控制执行器。 7. 未来发展趋势： 本书将展望AD/DA转换技术的未来发展，包括更高集成度、更高速度、更高精度、更低功耗、更强的抗干扰能力，以及与物联网、5G、自动驾驶等前沿技术的深度融合。 结语： 《智能AD和DA转换》不仅仅是一本技术手册，更是一扇通往数字与模拟世界交汇点的大门。通过本书的学习，读者将能够深刻理解AD/DA转换器的核心原理，掌握各种关键技术指标的含义，并能够根据实际应用需求进行合理选择和设计。更重要的是，本书将引导读者探索智能AD/DA转换的无限可能，为未来的技术创新和产业发展奠定坚实的基础。无论是对于电子工程专业的学生，还是对于从事相关领域研究和开发的工程师，本书都将是一份宝贵的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

拿到书后，我首先被其内容的广度和深度所震撼。它似乎不仅仅是讲解了基础的转换原理，更像是为整个信号处理链条提供了一个宏观的视角。我尤其欣赏作者对于不同架构（比如SAR、Sigma-Delta、流水线式ADC等）的优缺点进行细致入微的比较。这种比较不是简单的罗列参数，而是深入到物理层面上分析为何在特定应用场景下，某种架构会表现得更优越。对于我们这些身处研发一线的人来说，这种基于深刻理解的选型指导至关重要。我希望能看到更多关于系统级验证和测试方法的内容，毕竟一个优秀的转换器设计，最终还是要通过严苛的实际测试来证明其可靠性的。书中对各种非理想因素，比如非线性度、温漂、以及电源抑制比的讨论，是否足够深入和贴近实际的工业标准？这才是区分一本“好书”和“工具书”的关键所在。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就带着一种独特的质感，那种沉稳的深蓝色调，配上精致的字体排版，让人一眼就能感受到它内在的专业性。我一直对模拟与数字信号的相互转换领域很感兴趣，尤其是那些在精密仪器和工业控制中扮演关键角色的ADC和DAC技术。市面上很多同类书籍往往过于侧重理论推导，或者在实际应用案例上显得力不从心。我期待的是那种能将复杂的电路原理，用清晰、直观的方式讲解出来，并且能够结合最新的技术发展和实际的工程挑战进行深入探讨的作品。希望这本书能像一位经验丰富的工程师在手把手指导，而不是一本冷冰冰的教科书。我特别关注章节中对于噪声抑制、高速采样以及系统集成方面的内容，这些往往是项目落地时最让人头疼的地方。如果能提供一些设计思路的演进过程，那就更棒了，能看到设计者是如何权衡各种限制条件做出最终决策的，这比单纯的结果展示更有价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体感觉是，它不是一本可以快速浏览的书，更像是一部需要反复研读、在实践中不断印证的参考手册。我更倾向于那些能够提供“深入骨髓”理解的资料，而不是浮光掠影的概述。我希望作者在解释一些复杂概念，比如混合信号集成电路（Mixed-Signal IC）的内部结构时，能够提供足够清晰的剖面图或功能框图，让人能够清晰地把握信号路径和反馈机制。对于那些追求极致性能的设计者而言，对动态范围、有效位数（ENOB）的极限挑战和突破，才是最引人入胜的部分。如果书中能提供一些关于未来趋势的展望，比如新型转换器架构的潜力，或者在先进半导体工艺节点下设计ADC/DAC所面临的独特挑战，那就更完美了，这能帮助我们保持技术的先进性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的行文风格，用一个词来形容，那就是“沉稳而有力”。作者的表达非常精炼，没有多余的客套话，直奔主题，这对于追求效率的工程师来说简直是福音。我一直在寻找一本能系统梳理从理论基础到高级设计技巧的桥梁性著作。很多时候，我们理解了公式，却无法将其转化为实际电路中的可操作步骤。我希望这本书能够弥补这一鸿沟，提供扎实的“如何做”的指导，而不是停留在“是什么”的描述。例如，关于如何在高频环境下进行布局布线，以最大程度减少串扰和地弹噪声的章节，如果能提供一些业界最佳实践的案例或者示意图，那将是非常宝贵的财富。毕竟，在高速数字电路和高精度模拟电路的交界处，PCB的设计往往是决定最终成败的关键因素之一。

评分☆☆☆☆☆

阅读过程中，我注意到书中对不同应用领域，比如医疗成像、高速通信、数据采集系统等，是如何应用这些转换技术的案例分析似乎篇幅不少。这对我很有启发，因为脱离了应用场景的理论知识总是显得有些空中楼阁。我特别想知道，在处理极低功耗要求的便携式设备时，作者会推荐哪种设计策略？是牺牲部分精度来换取更低的功耗，还是通过更巧妙的电路设计来达成高精度与低功耗的平衡？另外，书中对软件和硬件协同设计（如FPGA接口、数据后处理算法）的探讨是否足够深入？在现代系统中，ADC/DAC不再是孤立的元件，它们是整个数据流中的一环，因此，如何高效地与处理器和FPGA进行数据交换，并进行必要的数字校准，是衡量一本前沿书籍价值的重要标准。