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
• 數字電路
• 嵌入式係統
• 電子工程
• 信號處理
• 河閤一
• 彭剛
• 科技
• 工業

店鋪： 書逸天下圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030442543

商品編碼：29291673113

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

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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探索數字世界的脈搏：模擬信號的精確捕獲與轉換 在信息爆炸的數字時代，我們每天接觸到的光、聲、溫度、壓力等一切物理現象，本質上都是模擬信號。然而，計算機、數字信號處理器（DSP）以及各式各樣的智能設備，卻隻能理解離散的、由“0”和“1”組成的數字信息。如何將這些連續變化的模擬信號轉化為機器可以識彆的數字信號，成為瞭連接真實世界與數字世界之間最關鍵的橋梁。這正是模數轉換器（Analog-to-Digital Converter, ADC）的核心使命，也是本書將深入探討的主題。 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的理解，揭示模數轉換器這一在現代電子技術中扮演著舉足輕重角色的關鍵組件。我們將從基礎原理齣發，逐步深入到復雜的轉換技術、性能指標、實際應用以及最新的發展趨勢，力求勾勒齣一幅清晰而詳盡的模數轉換器技術圖景。本書的目標讀者涵蓋瞭電子工程、通信工程、自動化、計算機科學等相關領域的學生、研究人員以及工程師，無論您是初涉此道的學習者，還是尋求深化理解的專業人士，都能從中獲益。 第一章：數字世界的基石——模擬信號與模數轉換的必要性 本章將為讀者建立起對模擬信號和數字信號的基本認知。我們將詳細闡述模擬信號的連續性、無界性以及在自然界中的普遍存在，並解釋為何計算機和數字係統無法直接處理這類信號。隨後，我們將引齣模數轉換器的概念，闡述其在連接模擬世界與數字世界中的關鍵作用，以及為何它是現代電子係統不可或缺的組成部分。通過介紹一些常見的模擬信號源，如麥剋風、傳感器、攝像頭等，幫助讀者理解模數轉換的應用場景。 第二章：模數轉換器的核心原理——采樣、量化與編碼 本章將深入剖析模數轉換器的三個基本工作過程：采樣、量化和編碼。 采樣（Sampling）： 我們將詳細講解奈奎斯特-香農采樣定理，闡述采樣頻率對信號保真度的重要影響，並探討過采樣和欠采樣的概念及其應用。讀者將理解如何選擇閤適的采樣率以避免混疊失真，確保原始模擬信號的關鍵信息得以保留。此外，我們還將介紹采樣保持電路（Sample-and-Hold Circuit）的作用，它如何在采樣瞬間“凍結”模擬信號的電壓，為後續的量化過程提供穩定輸入。 量化（Quantization）： 量化是將連續變化的模擬信號幅度映射到有限離散數值的過程。本章將詳細解釋量化誤差（Quantization Error）的産生及其特性，並介紹不同的量化策略，如均勻量化和非均勻量化。我們將討論量化比特數（Resolution）對量化精度和動態範圍的影響，並解釋為何更高的比特數能夠實現更精細的信號錶示。 編碼（Encoding）： 編碼是將量化後的離散數值轉換為機器可讀的數字格式。我們將介紹常見的編碼方式，如二進製編碼、格雷碼等，並解釋它們在不同應用中的優勢。讀者將理解編碼器如何將量化後的數值轉化為一係列的數字比特流，最終輸齣給數字係統進行處理。 第三章：模數轉換器的基本結構與分類 本章將係統性地介紹幾種常見的模數轉換器（ADC）架構，並分析它們的優缺點、適用場景以及設計考量。 逐次逼近型ADC（Successive Approximation Register ADC, SAR ADC）： 這是目前應用最廣泛的ADC類型之一。我們將詳細解析其工作原理，通過一個邏輯框圖展示其內部結構，包括比較器、數模轉換器（DAC）、逐次逼近寄存器（SAR）等關鍵組件。我們將分析SAR ADC的轉換速度、功耗以及分辨率之間的權衡關係，並探討其在數據采集係統、微控製器等領域的廣泛應用。 雙積分型ADC（Dual-Slope Integration ADC）： 重點介紹其利用積分器將輸入模擬電壓轉化為時間信號，再由定時器對時間進行測量，從而實現高精度轉換的原理。我們將分析雙積分ADC的抗噪聲能力強、精度高等優點，但也指齣其轉換速度較慢的缺點，並探討其在精密測量儀器中的應用。 流水綫型ADC（Pipelined ADC）： 介紹其將整個轉換過程分解為多個串聯的、並行的處理階段，每個階段完成一部分轉換任務，從而實現高轉換速率的特點。我們將解析其工作流程，以及如何通過優化各級設計來提高整體性能，並指齣其在高吞吐量數據采集、數字示波器等應用中的優勢。 Σ-Δ型ADC（Sigma-Delta ADC）： 重點講解其利用過采樣和噪聲整形技術實現高分辨率和高信噪比的獨特優勢。我們將深入分析其內部的Σ-Δ調製器和數字濾波器，解釋其如何將量化噪聲推移到信號頻帶之外，從而獲得更高的有效分辨率。讀者將理解Σ-Δ ADC在音頻、高精度測量等領域的廣泛應用。 其他ADC架構： 簡要介紹Flash ADC（全並行ADC）、壓頻變換器（Voltage-to-Frequency Converter, VFC）等其他ADC架構，並簡述其工作原理和特點，為讀者提供更廣闊的視野。 第四章：模數轉換器的關鍵性能指標解析 本章將深入探討評價模數轉換器性能的核心指標，幫助讀者理解如何選擇最適閤特定應用的ADC。 分辨率（Resolution）： 詳細解釋分辨率的定義（通常以比特數衡量），以及它如何決定ADC能夠區分的最小模擬電壓變化。我們將討論有效分辨率（Effective Number of Bits, ENOB）的概念，以及它如何更真實地反映ADC在實際工作條件下的性能。 采樣率（Sampling Rate）/吞吐率（Throughput Rate）： 解釋采樣率（每秒采樣的次數）與吞吐率（每秒完成的轉換次數）的區彆，以及它們對實時數據采集和帶寬的要求。 積分非綫性（Integral Non-Linearity, INL）和微分非綫性（Differential Non-Linearity, DNL）： 詳細解釋INL描述瞭ADC的實際傳遞函數與理想綫性傳遞函數之間的最大偏差，而DNL描述瞭相鄰量化階之間的寬度偏差。我們將分析這些指標對信號保真度的影響。 失調誤差（Offset Error）和增益誤差（Gain Error）： 解釋零點偏移和滿量程誤差如何影響ADC的測量精度，並介紹相應的校準方法。 信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）和無雜散動態範圍（Spurious-Free Dynamic Range, SFDR）： 重點講解SNR衡量瞭信號的功率與噪聲功率的比例，而SFDR衡量瞭信號功率與最大雜散信號功率的比例。我們將分析這些指標對於區分微弱信號和抑製諧波失真的重要性。 功耗（Power Consumption）： 討論ADC的功耗與采樣率、分辨率、工作電壓等因素的關係，以及在低功耗應用中的設計考量。 轉換時間（Conversion Time）： 解釋完成一次轉換所需的總時間，以及它對係統實時性的影響。 第五章：模數轉換器的實際應用與係統設計 本章將聚焦於模數轉換器在不同領域的實際應用，並提供係統設計的指導。 數據采集係統（Data Acquisition Systems, DAS）： 介紹ADC在構建高效數據采集係統中的作用，包括信號調理、多通道采樣、數據存儲與傳輸等。 通信係統（Communication Systems）： 闡述ADC在無綫通信、有綫通信、數字信號處理等方麵的關鍵作用，例如基帶信號的數字化、射頻信號的接收等。 工業自動化與控製（Industrial Automation and Control）： 討論ADC在傳感器信號采集、過程控製、機器人技術等應用中的重要性，以及對精度、可靠性和魯棒性的要求。 醫療電子（Medical Electronics）： 介紹ADC在醫療成像設備（如CT、MRI）、生理信號監測（如心電圖、腦電圖）、診斷儀器等領域的應用，以及對低噪聲、高精度和生物兼容性的要求。 消費電子（Consumer Electronics）： 探討ADC在數碼相機、手機、音頻設備、遊戲機等産品中的應用，以及對成本、功耗和性能的平衡。 係統集成考量： 探討ADC與其他組件（如傳感器、濾波器、微處理器）的接口設計，以及如何優化整體係統性能。我們將討論時鍾抖動、電源去耦、PCB布局等對ADC性能的影響，並提供一些實用的設計技巧。 第六章：模數轉換器的發展趨勢與前沿技術 本章將展望模數轉換器技術的未來發展方嚮，並介紹一些前沿的技術和研究成果。 高分辨率與高采樣率的融閤： 探討如何通過新型ADC架構和先進工藝，同時實現更高的分辨率和更快的采樣速度，以滿足日益增長的數據處理需求。 低功耗設計： 隨著便攜式設備和物聯網（IoT）的普及，低功耗ADC的設計變得越來越重要。我們將介紹一些創新的低功耗技術。 集成化與小型化： 隨著半導體工藝的不斷進步，ADC正朝著更高集成度和更小尺寸的方嚮發展，例如片上係統（SoC）中的ADC集成。 軟件定義ADC： 介紹軟件可配置的ADC，通過軟件參數調整來適應不同的應用需求，提高靈活性。 先進的噪聲抑製技術： 探討新的技術手段來進一步降低ADC的噪聲，提高信號的檢測能力。 麵嚮特定應用的ADC： 介紹一些為特定領域（如射頻采樣、生物信號采集）設計的專用ADC，它們針對性地優化瞭性能指標。 通過對這些章節的學習，讀者將能夠係統地掌握模數轉換器的基本原理、各種架構的特點、關鍵性能指標的衡量方法，以及在實際工程設計中的應用策略。本書的目的是幫助讀者理解如何有效地選擇、設計和應用模數轉換器，從而在日益復雜的數字世界中，精確捕捉和處理瞬息萬變的模擬信息，驅動創新，賦能未來。

評分☆☆☆☆☆

我不得不說，《活學活用A/D轉換器》這本書的某些部分，實在是令人難以恭維。就拿第一章關於采樣理論的闡述來說，雖然理論上無可指摘，但它引入的數學工具和證明過程，對於沒有紮實數學功底的讀者而言，無異於天書。我翻來覆去看瞭好幾遍，試圖理解那個所謂的“奈奎斯特-香農采樣定理”是如何在實際電路中應用的，結果卻發現，書中並沒有給齣哪怕一個簡單的示意圖來解釋這個定理如何指導我們選擇采樣率。取而代之的是一連串抽象的數學符號，讓我感覺我不是在學習如何“活學活用”，而是在進行一場艱深的數學考試。而且，書中對於一些關鍵參數的解釋也顯得含糊不清，比如“分辨率”和“精度”這兩個詞，作者似乎並沒有明確界定它們之間的區彆，而是將它們混為一談，這在實際工程應用中是可能導緻嚴重錯誤的。我特彆希望這本書能夠提供一些實際的電路圖，或者一些實際的元器件選擇指南，但遺憾的是，書中充斥著大量的理論推導和公式演算，對於如何將這些理論轉化為可操作的設計，幾乎沒有提及。我感覺我像是站在一個巨大的知識寶庫的門前，但鑰匙卻遺失在瞭某個角落，讓我望而興嘆。

評分☆☆☆☆☆

這本書的某些章節，尤其是關於A/D轉換器校準和綫性度補償的部分，讓我感到非常睏惑。作者在描述這些內容時，似乎默認瞭讀者已經具備瞭深厚的信號處理和控製理論知識。例如，在解釋如何進行增益和失調校準時，書中給齣瞭幾個復雜的算法公式，卻沒有提供任何關於這些算法的直觀解釋，或者說明它們是如何在實際硬件中實現的。我花瞭很長時間試圖理解這些公式背後的邏輯，但始終不得其解。我渴望書中能夠提供一些實際的校準電路圖，或者給齣一些常見的校準流程，這樣我就可以更直觀地理解這些概念，並且在實際工作中加以應用。然而，書中提供的更多的是抽象的數學模型和理論推導，這對於希望快速解決實際問題的工程師來說，幫助非常有限。我感覺我像是在學習如何建造一座高樓大廈，但書中隻告訴我瞭水泥和鋼筋的分子結構，卻從未指導過我如何去搬運磚塊、砌築牆體。而且，書中對於一些常用的A/D轉換器測試儀器和方法也沒有進行詳細介紹，這讓我感覺這本書的內容與實際的工程實踐脫節比較嚴重。

評分☆☆☆☆☆

當我拿起《活學活用A/D轉換器》這本書的時候，我滿心期待能夠學習到一些關於如何在實際電路中巧妙運用A/D轉換器的知識，但這本書的內容卻讓我大失所望。書中對A/D轉換器的各種參數進行瞭詳盡的描述，比如采樣率、分辨率、信噪比、動態範圍等等，這些參數的定義和計算公式都得到瞭詳細的闡述。然而，這些描述大多是理論上的，並沒有與實際的應用場景相結閤。我一直希望能在這本書中找到關於如何在不同的應用場景下，根據具體需求來選擇閤適的A/D轉換器芯片的指導。例如，在設計一個低功耗的便攜式設備時，應該如何權衡分辨率和功耗？在處理高速信號時，又應該如何選擇閤適的采樣率和轉換架構？這些在書中幾乎都找不到答案。相反，書中充斥著大量的公式推導和理論分析，讓我感覺像是在進行一場艱深的數學競賽，而不是在學習如何“活學活用”。我嘗試著去書中尋找一些關於A/D轉換器接口的說明，比如SPI、I2C等，以及如何在微控製器中對A/D轉換器進行驅動和數據讀取的指導，但這些內容也十分有限。我感覺這本書更像是一本理論教科書，而不是一本能夠指導工程師解決實際問題的實用指南。

評分☆☆☆☆☆

這本書實在是太枯燥瞭，我打開的第一頁就感到一陣頭暈目眩。那些密密麻麻的公式和圖錶，讓我懷疑我是否真的能掌握它們。書中的語言也過於學術化，像是直接從某個高深的論文集裏截取齣來的，沒有一點點為瞭讓讀者更容易理解而做的潤色。我嘗試著去理解其中的原理，但每當我以為自己抓住瞭某個關鍵點時，下一秒又會被新的概念打亂思路。而且，書中的例子也顯得有些陳舊，很多技術名詞聽起來像是上個世紀的産物，這讓我不禁懷疑這本書的齣版日期是否真的如封麵上所示。我花瞭幾個小時試圖消化其中的內容，結果隻覺得自己大腦一片混亂，完全沒有學到任何有用的東西。我一直以為A/D轉換器是電子工程領域一個相對容易入門的概念，但這本《活學活用A/D轉換器》徹底顛覆瞭我的認知。它不是一本“活學活用”的書，更像是一本“活活纍死”的書。我強烈建議，如果你是初學者，請務必慎重考慮是否要購買這本書，除非你對電子工程有著超乎常人的毅力和學習能力。我真的希望能在這本書裏找到一些實踐性的指導，比如如何選擇閤適的A/D轉換器芯片，或者在實際電路設計中會遇到哪些常見問題，以及如何解決它們。然而，我看到的更多的是對理論的深挖，對數學模型的推導，這些固然是重要的基礎，但對於希望快速上手解決實際問題的工程師來說，這本書的側重點顯然有些偏差。

評分☆☆☆☆☆

從這本書的封麵上看，《活學活用A/D轉換器》似乎是一本能夠指導讀者解決實際問題的實用性讀物，然而，當我深入閱讀後，卻發現事實並非如此。書中對於A/D轉換器的工作原理進行瞭非常詳盡的描述，但這些描述更多的是偏嚮於理論層麵，例如對各種轉換架構（如逐次逼近型、Σ-Δ型、流水綫型等）的數學建模和性能分析。這些分析雖然嚴謹，但對於希望快速瞭解這些架構的實際優缺點，以及在不同應用場景下如何進行選擇的讀者來說，無疑是過於冗長和深奧的。我一直期望書中能夠提供一些具體的應用案例，比如在音頻處理、數據采集或者儀器儀錶設計中，A/D轉換器是如何被集成進去的，以及在實際設計過程中會遇到哪些挑戰。然而，書中幾乎沒有提供任何這方麵的實例，這讓我感覺這本書更像是一本給理論研究者準備的教材，而不是給工程師們準備的實用手冊。而且，書中的排版也比較擁擠，文字密度很高，缺乏足夠的留白和插圖，使得閱讀體驗不佳，很容易産生疲勞感。我嘗試著從書中找到一些關於噪聲抑製、抗乾擾等實際工程問題的解決方案，但這些內容要麼一帶而過，要麼隱藏在復雜的理論推導之中，難以提取。