活学活用A/D转换器 （日）河合 一,彭刚 9787030442543 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[日] 河合 一，彭刚 著

图书标签:

• A/D转换器
• 模拟电路
• 数字电路
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• 电子工程
• 信号处理
• 河合一
• 彭刚
• 科技
• 工业

店铺： 天乐图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030442543

商品编码：29308943278

包装：平装

出版时间：2015-06-01

基本信息

书名：活学活用A/D转换器

定价：38.0元

作者：（日）河合 一,彭刚

出版社：科学出版社

出版日期：2015-06-01

ISBN：9787030442543

字数：199000

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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　　河合一编著的《活学活用AD转换器》以浅显易懂的方式对模拟信号如何正确地转换为数字信号进行解说。主要内容包括模拟信号处理电路的设计实例、 A／D转换器IC的基础知识、A／D转换器的转换方式、 A／D转换器周边电路设计基础、数据明细表和技术资料的用法、实用A／D转换电路集、A／D转换电路的测定和故障处理方法等。
　　本书可供高等院校计算机、通信、电子信息、自动化等专业师生阅读，也可作为相关技术人员的参考书。

 

 

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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模拟世界与数字指令的桥梁——理解与掌握模数转换器（ADC）的核心技术 在信息爆炸的时代，我们身处的现实世界是一个由连续变化的模拟信号构成的海洋。从清晨的第一缕阳光，到耳边婉转的鸟鸣，再到体温的细微波动，一切都以模拟的形式存在。然而，我们赖以生存的电子设备，如计算机、手机、数字示波器、传感器网络等，却只能理解和处理离散的数字信息。如何将丰富多彩的模拟世界精准地“翻译”成机器能够识别和操作的数字语言，便成为了现代电子技术的核心挑战之一。 正是基于这一 fundamental 的需求，模数转换器（Analog-to-Digital Converter, 简称ADC）应运而生，并扮演着至关重要的角色。它如同一个精密的翻译官，将连续变化的模拟信号采样、量化，并最终转换成二进制的数字编码，为后续的数字信号处理、存储、传输奠定了基础。可以说，没有高效、精准的ADC，就没有我们今天所熟知的数字时代。 本书旨在深入剖析模数转换器（ADC）这一关键电子元器件的内在工作原理、设计精髓及其在实际应用中的多样化场景。我们将循序渐进地，从最基础的模拟信号特性出发，逐步深入到ADC的内部结构、转换机制、关键性能指标，以及不同类型ADC的优劣势分析。通过理论与实践相结合的方式，帮助读者建立起对ADC的全面、深入的理解。 第一部分：ADC的基石——模拟信号与采样理论 在踏入ADC的复杂世界之前，我们有必要对模拟信号的本质及其处理的基本概念有所认识。本部分将详细介绍： 模拟信号的特性： 深入探讨模拟信号的连续性、幅度、频率、相位等关键参数，以及它们在物理世界中的表现形式。我们将通过实例说明，例如声音的声压波动、光线的强度变化、温度的线性上升等，来直观理解模拟信号的丰富性。 采样理论（Nyquist-Shannon采样定理）： 这是ADC工作的核心理论基石。我们将详细阐述奈奎斯特-香农采样定理，解释为何采样频率必须是信号最高频率的两倍以上才能无失真地恢复原始信号。通过数学推导和图形演示，清晰地展现采样过程中的信息损失与恢复的可能性。我们将讨论过采样（oversampling）和欠采样（undersampling）等概念，以及它们在特定应用中的意义。 量化过程： 模拟信号在被转换为数字信号之前，需要经历一个量化（quantization）的过程。本部分将深入讲解量化误差（quantization error）的产生原因，以及它如何影响ADC的精度。我们将介绍不同量化方式，如均匀量化和非均匀量化，并分析它们各自的优缺点。 编码（Encoding）： 将量化后的离散值转换为二进制数字编码的过程。我们将介绍常见的编码格式，如二进制编码、格雷码等，以及它们在ADC输出中的应用。 第二部分：ADC的内部乾坤——核心工作原理与结构解析 了解了ADC工作的基础理论后，我们将正式进入ADC的内部世界，探究其实现模拟到数字转换的具体机制。本部分将涵盖： ADC的基本框图： 介绍一个典型的ADC芯片包含的关键功能模块，如采样保持电路（Sample and Hold, S/H）、比较器（Comparator）、数字逻辑控制器、数模转换器（DAC）等。我们将分析这些模块之间的协同工作关系。 核心转换原理： 逐次逼近型ADC (SAR ADC)： 这是目前应用最广泛的ADC架构之一。我们将详细解析SAR ADC的工作流程，包括采样、保持、数字控制、DAC反馈以及位逐次比较的过程。通过时序图和波形图，生动地展示每一位的判断和逼近过程。我们将深入探讨SAR ADC的优势，如良好的精度、中等的转换速率和较低的功耗。 双积分型ADC (Dual-Slope ADC)： 详细介绍双积分ADC的原理，包括充电、放电两个积分过程。我们将分析其工作流程，以及为何它能实现较高的精度和良好的抗干扰能力。同时，也将指出其转换速率相对较慢的局限性。 流水线型ADC (Pipelined ADC)： 介绍流水线ADC的结构特点，以及如何通过将转换过程分解为多个阶段，并并行处理来实现高转换速率。我们将分析其工作原理，并讨论如何在保证速度的同时控制精度。 Σ-Δ调制器 (Sigma-Delta Modulator)： 深入解析Σ-Δ调制器的工作原理，包括过采样、噪声整形、数字滤波器等关键技术。我们将重点阐述Σ-Δ ADC如何通过过采样和数字滤波技术，在较低的时钟频率下实现极高的分辨率。 第三部分：ADC的性能指标——量化其优劣的关键要素 要选择和使用合适的ADC，必须深刻理解其各项性能指标的含义及其对实际应用的影响。本部分将聚焦于： 分辨率（Resolution）： 定义ADC能够区分的最小模拟输入电压变化，通常以比特（bits）为单位。我们将解释分辨率与量化级数的关系，以及高分辨率ADC的意义。 采样速率（Sampling Rate）： ADC每秒能够完成的模数转换次数，决定了ADC能够捕获的信号带宽。我们将讨论采样速率与实际应用需求的匹配关系。 非线性（Nonlinearity）： ADC的转换特性曲线偏离理想线性曲线的程度。我们将介绍差分非线性（DNL）和积分非线性（INL）的概念，以及它们对信号保真度的影响。 信噪比（SNR - Signal-to-Noise Ratio）： 信号功率与噪声功率之比，衡量ADC对有用信号的保留能力。我们将讲解SNR与分辨率的关系，以及如何通过提高SNR来改善ADC的性能。 有效位数（ENOB - Effective Number of Bits）： 综合反映ADC实际性能的一个指标，考虑了噪声、非线性等因素对理想分辨率的削减。我们将解释ENOB的计算方法，以及它在实际选型中的重要性。 功耗（Power Consumption）： ADC工作时消耗的功率，在便携式设备和电池供电设备中尤为关键。我们将讨论不同ADC架构的功耗特性，以及如何进行功耗优化。 延迟（Latency）： 从模拟信号输入到数字输出所需的时间。我们将分析延迟对实时应用的影响，如高速数据采集和控制系统。 第四部分：ADC的应用百态——从传感器到通信的广泛领域 ADC作为连接模拟与数字世界的关键节点，其应用遍布电子技术的各个角落。本部分将通过一系列典型案例，展示ADC在不同领域的实际部署和作用： 数据采集系统（DAQ）： 介绍ADC在构建高精度、多通道数据采集系统中的作用，用于测量温度、压力、应力、电压等物理量。 音频处理： 讲解ADC在音频录音、数字音频播放器、声卡等设备中的应用，负责将声音信号转换为数字格式。 视频处理： 分析ADC在数码相机、摄像机、视频采集卡等设备中的角色，将光学信号转化为数字图像数据。 通信系统： 介绍ADC在基带信号处理、软件无线电（SDR）等通信技术中的应用，实现信号的数字化接收和处理。 医疗电子： 探讨ADC在心电图仪、脑电图仪、数字听诊器等医疗设备中的重要作用，用于采集生物电信号。 工业自动化： 展示ADC在传感器接口、PLC（可编程逻辑控制器）、变频器等工业控制设备中的部署，实现对生产过程的精确监测和控制。 汽车电子： 分析ADC在发动机控制单元（ECU）、车身电子控制模块（BCM）、传感器网络等汽车应用中的应用。 消费电子： 涵盖智能手机、平板电脑、数字万用表、示波器等消费类电子产品中ADC的普遍应用。 第五部分：ADC的设计与选型考量 在理解了ADC的工作原理、性能指标和应用场景后，本部分将进一步探讨在实际工程设计中，如何根据具体需求进行ADC的选型和电路设计。我们将讨论： ADC选型指南： 如何根据信号带宽、精度要求、功耗限制、成本预算等因素，选择最适合的ADC类型和型号。 输入信号调理： 在ADC输入端进行信号放大、滤波、偏置等预处理的重要性，以及相关的电路设计技术。 抗混叠滤波器的设计： 确保在采样前去除高于奈奎斯特频率的信号，防止混叠现象的发生。 PCB布局与布线技巧： 如何在高频、高精度ADC设计中，通过合理的PCB布局和布线，降低噪声干扰，保证信号完整性。 ADC驱动电路的设计： 如何为ADC提供稳定、低阻抗的驱动信号，以获得最佳性能。 本书将通过清晰的逻辑结构、丰富的图示和实例，力求为工程师、学生及所有对电子技术感兴趣的读者，提供一份全面、深入且易于理解的ADC学习指南。掌握ADC的奥秘，不仅是理解现代数字电子系统的关键，更是开启无限创新可能的重要一步。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就充满了技术感，那种硬朗的线条和深邃的蓝色调，让人立刻联想到电子元件的精密和科技的未来。我当初选择它，很大程度上是被它所传达出的“活学活用”的精神所吸引。在数字世界飞速发展的今天，A/D转换器作为连接模拟世界与数字世界的桥梁，其重要性不言而喻。我一直对这个领域充满好奇，但又苦于找不到一本既能深入浅出讲解原理，又能指导实际应用的教材。市面上很多书籍要么过于理论化，晦涩难懂，要么过于工程化，缺乏理论根基。这本《活学活用A/D转换器》给我的第一印象是，它似乎能够很好地平衡这两者。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书后，我迫不及待地翻阅了一下目录。首先吸引我的是那些具体的应用场景，比如“音频信号的数字化”、“传感器数据采集”等等。这让我觉得这本书不仅仅是关于A/D转换器的技术规格，更是关于如何将这些技术应用到实际的工程项目中。我尤其关注到其中关于“噪声抑制”和“精度优化”的章节，这些都是在实际应用中常常遇到的难点，如果能在这本书中找到切实可行的解决方案，那将非常有价值。此外，日籍作者的名字也让我对书中可能融入的精细化设计思路和严谨的学术态度有所期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“活学活用”并非空谈，它体现在了大量的实例分析和实践指导中。我注意到书中有很多关于实际电路设计的案例，以及如何根据不同的应用需求来选择和配置A/D转换器。这对于像我这样的工程师来说，是非常宝贵的参考资料。书中提供的代码示例和仿真结果，也进一步增强了其指导性。我感觉作者不仅仅是讲解了“是什么”，更重要的是讲解了“怎么做”，并且“为什么这么做”。这种实操性的内容，让我对A/D转换器的应用有了更深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是，对于A/D转换器的理解不再是停留在理论层面，而是真正进入了一个能够实际操作的阶段。书中对于各种参数的解释，以及它们对实际性能的影响，都讲得非常透彻。例如，关于“采样率”和“奈奎斯特采样定理”的阐述，以及如何避免“混叠”现象，这些知识点在我之前的学习中总觉得有些模糊，但在本书中得到了清晰的解答。而且，书后附带的参考资料和进一步阅读的建议，也为我后续的学习和研究指明了方向，让我觉得这本书的价值远不止于我一次的阅读。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我发现这本书的讲解方式相当有条理。作者似乎花了很大的心思来设计内容的逻辑性，从A/D转换器的基本原理开始，循序渐进地引入各种不同的转换技术，并详细分析了它们的优缺点。我特别喜欢的是其中一些图示和表格，它们将复杂的概念以直观的方式呈现出来，大大降低了理解的难度。例如，对于不同类型的A/D转换器（如逐次逼近型、Σ-Δ型等）的比较，书中就用了一个非常清晰的表格，列出了它们的转换速度、分辨率、功耗等关键指标，这对于我选择合适的转换器非常有帮助。