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

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[日] 河合 一，彭刚 著

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• A/D转换器
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• 电子工程
• 信号处理
• 数据采集
• 传感器
• 河合一
• 彭刚
• 科学出版社

店铺： 悟元图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030442543

商品编码：29454496190

包装：平装

出版时间：2015-06-01

图书基本信息
图书名称	活学活用A/D转换器
作者	（日）河合 一,彭刚
定价	38.0元
出版社	科学出版社
ISBN	9787030442543
出版日期	2015-06-01
字数	199000
页码
版次	1
装帧	平装
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

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。

作者简介

目录

编辑推荐

文摘

序言

深入解析数字世界基石：探索模数转换的奥秘与实践 在信息爆炸的数字时代，我们生活的方方面面都离不开数据的处理和传输。从手机里的高清照片到医学影像中的精密诊断，再到工业自动化控制中的实时反馈，这一切的背后都离不开一个关键的环节——模数转换 (Analog-to-Digital Conversion, ADC)。ADC，顾名思义，是将模拟信号（连续变化的信号，如声音、温度、光线等）转化为数字信号（离散的数值，计算机可以识别和处理的信号）的电子器件。它如同连接物理世界与数字世界的桥梁，是现代电子技术不可或缺的基石。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，去理解模数转换器（ADC）的工作原理、设计理念、关键性能指标以及实际应用。我们将从基础概念出发，逐步深入到复杂的理论和技术细节，最终引导读者掌握ADC的设计、选型和应用技巧。无论您是电子工程专业的学生、嵌入式系统开发者、仪器仪表工程师，还是对数字信号处理感兴趣的研究者，本书都将为您打开一扇通往数字信号转换核心技术的大门。 第一章：模拟信号与数字信号的基础 在正式探讨ADC之前，我们首先需要建立对模拟信号和数字信号的清晰认知。本章将详细阐述： 模拟信号的特性： 连续性、无限精度（理论上）、易受噪声干扰等。我们将通过声波、电压、温度等实例，直观地展示模拟信号的形态。 数字信号的特性： 离散性、有限精度、易于存储、传输和处理、抗干扰能力强等。我们将解释采样、量化和编码这三个将模拟信号转化为数字信号的核心过程。 模拟信号与数字信号的相互转换： 简要介绍数模转换器（DAC）的作用，并说明ADC与DAC在整个信号链中的位置和重要性。 数字信号处理（DSP）的优势： 阐述为何我们需要将模拟信号转化为数字信号，以及数字信号处理所带来的巨大便利和可能性。 第二章：模数转换器的核心原理 理解ADC的工作原理是掌握其性能和应用的关键。本章将聚焦于ADC的四大基本工作原理，并深入剖析其内部架构： 逐次逼近型（SAR）ADC： 介绍SAR ADC的核心思想，即通过多次比较和调整来逐步逼近输入模拟信号的数字值。我们将详细讲解其工作流程，包括采样、保持、比较和数字输出阶段。SAR ADC因其在速度和分辨率上的良好平衡，在许多通用应用中得到广泛应用。 双积分型ADC： 解释双积分ADC如何利用积分器的电荷累积和放电过程来测量输入电压。本章将重点分析其抗噪声能力强的优势，以及在精密测量领域（如数字万用表）的应用。 并行（Flash）ADC： 阐述Flash ADC如何通过大量的比较器同时对输入信号进行比较，从而实现极高的转换速度。我们将讨论其优缺点，包括速度快但功耗高、分辨率受限等，并分析其在高速数据采集中的应用。 Σ-Δ（Sigma-Delta）ADC： 介绍Σ-Δ ADC通过过采样和噪声整形技术来实现高分辨率的独特方法。本章将深入讲解其过采样率、调制器和数字滤波器等关键组成部分，并分析其在音频、高精度测量等领域的优势。 其他ADC架构简介： 简要提及流水线（Pipeline）ADC、增量ADC等其他ADC架构，并说明其各自的特点和适用场景。 第三章：ADC的关键性能指标 ADC的性能并非单一参数能够衡量，理解其关键性能指标对于正确选型和应用至关重要。本章将对以下关键指标进行详细解读： 分辨率 (Resolution)： 定义ADC能够区分的最小模拟信号变化量，通常以比特（bits）为单位。我们将解释分辨率与量化误差的关系。 采样率 (Sampling Rate)： 定义ADC每秒钟可以采集多少个模拟信号样本，单位是赫兹（Hz）或每秒样本数（S/s）。我们将深入讨论奈奎斯特定理，以及采样率选择的原则。 非线性度 (Non-linearity)： 积分非线性 (Integral Non-linearity, INL)： 衡量ADC的实际传递函数与理想直线之间的偏差。 差分非线性 (Differential Non-linearity, DNL)： 衡量ADC相邻数字码之间实际电压跨度与理想值之间的偏差。我们将通过图示和实例，清晰地展示INL和DNL对转换精度的影响。 失调误差 (Offset Error) 和增益误差 (Gain Error)： 分析这两个直流误差如何影响ADC的零点和满量程输出。 信噪比 (Signal-to-Noise Ratio, SNR)： 衡量ADC输出信号的功率与噪声功率之比，是评估ADC动态性能的重要指标。 无杂散动态范围 (Spurious-Free Dynamic Range, SFDR)： 衡量ADC输出中最大杂散分量与基波分量之比，是评估ADC在存在干扰下的性能指标。 转换时间 (Conversion Time)： 指ADC完成一次模拟到数字转换所需的时间。 功耗 (Power Consumption)： 讨论ADC的功耗特性，以及如何在性能和功耗之间进行权衡。 输入阻抗和输出阻抗： 分析ADC的输入和输出阻抗对整个信号链的影响。 第四章：ADC的设计与实现 本章将从更深层次探讨ADC的设计思想和实现技术： 采样保持电路 (Sample-and-Hold Circuit)： 讲解采样保持电路在ADC前端的重要性，以及不同的采样保持技术（如开关电容、运算放大器等）的原理和特点。 量化器的设计： 探讨不同ADC架构中量化器的实现方式，例如比较器阵列、滤波器等。 数字信号处理在ADC中的应用： 重点分析数字滤波器（如CIC滤波器、FIR滤波器）在Σ-Δ ADC中的作用，以及如何利用数字技术提高ADC的性能。 ADC的集成与封装： 讨论ADC芯片的集成度、封装技术以及它们对性能和成本的影响。 噪声分析与抑制： 深入分析ADC内部产生的各种噪声源，并提出有效的噪声抑制策略，例如电源滤波、接地技术、时钟去耦等。 ADC的校准技术： 介绍ADC在生产和使用过程中可能遇到的误差，以及常用的校准方法，以提高其精度。 第五章：ADC的应用领域与选型指南 ADC的应用无处不在，本章将通过丰富的实例，展示ADC在各个领域的关键作用，并为读者提供实用的选型指南： 通信系统： 手机、基站、无线通信设备等中的ADC应用，涉及信号采集、调制解调等。 音频与视频处理： 数码相机、摄像机、音频接口、功放等设备中ADC的应用，要求高采样率和高分辨率。 医疗电子： 心电图仪、脑电图仪、医学影像设备（CT、MRI）、监护仪等，对ADC的精度和可靠性要求极高。 工业自动化与仪器仪表： 传感器数据采集、过程控制、数据记录仪、数字示波器、频谱分析仪等，ADC是连接物理测量与数字控制的核心。 汽车电子： 发动机控制单元（ECU）、车载娱乐系统、高级驾驶辅助系统（ADAS）等，ADC在处理各种传感器数据方面扮演着重要角色。 消费电子： 智能家居设备、可穿戴设备、游戏设备等，ADC使得这些设备能够感知和响应周围环境。 ADC选型流程： 明确应用需求： 确定所需的采样率、分辨率、精度、功耗、成本等关键参数。 评估信号特性： 分析待转换的模拟信号的频率范围、幅度范围、动态范围以及噪声水平。 了解ADC架构的优缺点： 根据应用场景选择最适合的ADC架构。 关注关键性能指标： 对比不同ADC型号的SNR、SFDR、INL、DNL等参数。 考虑接口和封装： 选择适合系统总线接口（如SPI、I2C、Parallel）和封装形式的ADC。 评估供应商和技术支持： 选择信誉良好、提供良好技术支持的供应商。 第六章：ADC的接口与驱动 ADC输出的数字数据需要与微控制器（MCU）或数字信号处理器（DSP）进行有效交互。本章将探讨ADC的接口协议和驱动开发： 常见的ADC接口类型： 并行接口 (Parallel Interface)： 传输速度快，但数据线多。 串行接口 (Serial Interface)： SPI、I2C等，数据线少，适用于低功耗和紧凑型设计。 LVDS/LVCMOS接口： 适用于高速ADC。 ADC驱动程序的编写： 初始化配置： 设置ADC的工作模式、时钟源、采样率、分辨率等。 数据读取： 实现从ADC缓冲区读取转换结果的函数。 中断处理： 利用中断机制提高数据采集效率。 DMA传输： 讲解Direct Memory Access (DMA) 在ADC数据传输中的应用，以减轻CPU负担。 实际案例： 通过一个具体的微控制器与ADC接口的范例，演示驱动程序的编写和调试过程。 第七章：ADC的常见问题与故障排除 在使用ADC的过程中，可能会遇到各种问题。本章将归纳总结一些常见的ADC故障现象，并提供相应的诊断和排除方法： 数据异常/不准确： 分析电源噪声、接地不良、时钟抖动、输入信号不稳定、ADC内部故障等原因。 转换速度不达标： 检查时钟频率、总线速度、驱动程序效率等。 功耗过高： 评估ADC的工作模式、电源管理策略。 ADC损坏： 讨论过压、静电放电（ESD）等可能导致ADC损坏的因素，以及防护措施。 系统集成问题： 分析ADC与前端模拟电路、后端数字电路之间的匹配问题。 结论 模数转换器是现代电子系统中不可或缺的关键组件，其性能直接影响着整个系统的精度和功能。本书通过对ADC原理、性能、设计、应用和故障排除的全面解析，旨在帮助读者建立起坚实的理论基础和丰富的实践经验。掌握ADC的奥秘，就是掌握了连接物理世界与数字世界的一把关键钥匙，为在更广阔的数字技术领域探索和创新奠定坚实的基础。我们相信，通过阅读本书，您将能够更加自信地驾驭模数转换技术，并在您的设计和开发工作中取得更大的成功。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常务实，带着一股子老派工匠精神的严谨劲儿。它不像有些流行的技术书籍那样，充斥着过多的营销术语或者夸张的描述，而是像一位经验丰富的前辈在手把手地传授经验。我感觉作者们似乎非常清楚我们这些工程师在实际工作中会遇到哪些痛点和疑惑，因此在关键的技术点上反复强调，并提供了大量的工程实践中的小窍门。比如，关于噪声抑制和抗干扰的设计，书中给出的建议不是空泛的理论，而是基于实际电路布局的考量，这一点对于PCB设计人员来说简直是如获至宝。阅读这本书的过程，更像是一场深入的研讨会，而不是被动的知识灌输。它要求读者投入精力去思考，去验证，而不是简单地接受结论，这种互动性让我感觉受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

让我印象深刻的是书中对“活学活用”这个概念的实践诠释。它并没有停留在理论的象牙塔里，而是大量引入了实际的案例分析和仿真结果。当我读到关于高精度采样的章节时，书中展示了如何通过软件算法来弥补硬件上的某些局限性，这种跨领域的融合处理，着实让我眼前一亮。作者似乎在不断地提醒我们，在今天的电子工程领域，单纯的硬件思维已经不够用了，软件和算法的配合才是实现高性能的关键。尤其是那些关于系统级集成的讨论，它超越了单个转换芯片的范畴，扩展到了整个数据采集链条的优化，这对于进行系统设计的人来说，提供了非常宏观且实用的视角。这不仅仅是一本器件手册的替代品，更像是一本系统优化指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表质量非常高，这一点在技术书籍中常常被忽视，但却是影响阅读体验的关键因素。无论是电路示意图还是波形图，都清晰锐利，标注准确无误，即便是复杂的时序图也能一目了然。很多教材在图表上会显得拥挤不堪，导致关键信息被淹没，但这本则不然。它在图文配合上做得非常到位，每张图表都是为了阐述一个特定的概念而存在的，绝无冗余。我发现自己可以很自然地在文字描述和视觉辅助之间切换，这极大地加速了我的理解过程。阅读体验的流畅性，很大程度上归功于这种对细节的精雕细琢，让人在学习新技术时能够保持专注，专注于知识本身而非被低劣的呈现方式所干扰。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这本书体现了一种深刻的、面向实践的教学理念。它没有过多地追逐最新、最时髦的“网红”技术名词，而是将精力放在了那些经过时间检验、在工业界广泛应用的核心技术上。这种对基础的坚实把握，反而成了它最强大的后盾。我发现，读完之后，我对A/D转换器的底层工作机制有了更深刻的认识，以前那些模糊的概念现在都变得清晰具体了。它教会我的不是如何快速地使用某个特定的型号，而是理解“为什么”这个芯片会这样工作，以及在面对新的、未曾见过的芯片时，应该从哪些角度去分析和评估。这种内化的能力，才是任何一本优秀技术书籍带给读者的真正财富，它为我未来的独立设计和故障排查打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常朴实，没有太多花哨的装饰，给人一种专注于技术内容的感觉。我翻开目录，发现章节安排逻辑性很强，从基础的理论知识讲起，逐步深入到实际应用和高级技巧。作者在讲解每一个概念时，都力求清晰透彻，即便是初次接触这方面内容的读者，也能比较顺畅地跟上思路。特别是对于那些涉及到数学推导的部分，他们似乎很巧妙地平衡了严谨性和易读性，不是那种干巴巴的公式堆砌，而是穿插了一些直观的例子来辅助理解。我尤其欣赏的是书中对不同类型A/D转换器工作原理的细致剖析，它们之间的优缺点对比非常鲜明，这对于我们选择合适的器件至关重要。可以说，这本书的结构布局就像一张精心绘制的导航图，指引着读者在复杂的模拟数字转换世界里稳步前行，而不是迷失在细节的泥沼中。