活学活用A/D转换器 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
• 模数转换
• 数据采集
• 嵌入式系统
• 信号处理
• 电子工程
• 传感器
• 硬件设计
• 测试测量
• 单片机

店铺： 赏心悦目图书专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030442543

商品编码：29632988505

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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掌控数字世界的脉搏：深入浅出 A/D 转换器原理与实践 在当今高度数字化的时代，从智能手机的语音识别到工业自动化中的传感器数据采集，再到医疗设备的精密测量，模拟信号与数字信号之间的无缝转换无处不在。而实现这一关键转化的核心技术，便是模数（A/D）转换器。它如同连接物理世界与数字大脑的桥梁，将我们能够感知和测量的连续变化的模拟信息，转化为计算机能够理解和处理的离散的数字编码。 《掌控数字世界的脉搏：深入浅出 A/D 转换器原理与实践》并非一本陈旧的教科书，它是一次对 A/D 转换器奥秘的深度探索，一次对其背后精妙设计与广泛应用的系统性梳理。本书旨在为所有对数字信号处理、嵌入式系统开发、传感器技术以及电子工程领域感兴趣的读者，提供一个清晰、全面且极具实践指导意义的学习路径。我们不追求罗列枯燥的公式和理论，而是力求用生动易懂的语言，结合丰富的实例，带领读者走进 A/D 转换器丰富多彩的世界。 一、 A/D 转换器的基石：理解模拟与数字的鸿沟 在正式踏入 A/D 转换器的核心之前，本书将首先为读者打下坚实的理论基础。我们将从模拟信号的本质谈起，阐述其连续性、不确定性以及在实际应用中遇到的挑战。随后，我们将深入剖析数字信号的特点，包括其离散性、量化性和编码性，以及数字信号处理在现代电子系统中的优势。通过对比模拟与数字信号的差异，读者将能深刻理解为何 A/D 转换器如此重要，以及它在实现高精度、高可靠性数据采集中的关键作用。 本书将特别关注以下几个基础概念： 采样（Sampling）：如何以一定的速率截取模拟信号的瞬时值，以及采样率的选择对后续数字信号保真度的影响。我们将探讨奈奎斯特-香农采样定理，并解释为什么过采样和欠采样各有其应用场景。 量化（Quantization）：如何将连续的模拟幅度值映射到有限个离散的数字级别，以及量化误差的产生和减小方法。我们将介绍均匀量化和非均匀量化，并讨论它们各自的优缺点。 编码（Encoding）：如何将量化后的数字级别表示为二进制代码，以及不同的编码方式（如二进制码、格雷码等）如何影响数据传输和处理的效率。 二、 A/D 转换器的“心脏”：精通主流转换原理 本书的重点将放在对各种主流 A/D 转换器工作原理的深入剖析。我们将逐一揭示不同架构的设计理念、电路构成、工作流程以及各自的性能特点。理论与实践相结合，每一类转换器都将辅以清晰的原理图和详细的说明，帮助读者理解其内部的精妙运作。 我们将重点讲解以下几种核心的 A/D 转换器架构： 逐次逼近型（Successive Approximation Register, SAR）A/D 转换器：这是目前应用最广泛的一类 A/D 转换器。本书将详细阐述其“二分查找”式的转换过程，讲解比较器、基准电压源、数模（D/A）转换器和移位寄存器等核心组件的功能。我们将分析 SAR 转换器的速度、精度和功耗特点，并探讨影响其性能的关键因素，如采样保持电路的设计。 双斜率（Dual-Slope）A/D 转换器：这类转换器以其出色的抗噪声能力和高精度而闻名，尤其适用于对精度要求极高的应用场景，例如数字万用表。本书将详细解释其通过积分和反积分的原理来实现模拟到数字的转换过程，重点分析其在抑制直流和低频噪声方面的优势，以及它在实际电路中的实现方式。 Σ-Δ（Sigma-Delta）A/D 转换器：随着数字信号处理技术的发展，Σ-Δ 转换器因其高分辨率和低成本的优势，在音频、通信等领域得到了广泛应用。我们将深入讲解其过采样、噪声整形和数字滤波等核心技术，揭示它是如何通过巧妙的数字信号处理技术来实现高分辨率的。本书将重点关注其噪声整形机制，解释它如何将量化噪声推移到高频区域，从而提高低频信号的信噪比。 流水线（Pipeline）A/D 转换器：对于追求高速度和高分辨率的应用，流水线 A/D 转换器是理想的选择。本书将介绍其将整个转换过程分解为多个阶段，每个阶段完成一部分转换任务的流水线式工作模式。我们将详细解析其多级结构、子-DAC 和残差放大器的作用，并分析其在大带宽信号采集中的优势。 闪式（Flash）A/D 转换器：以其极快的转换速度而著称，闪式 A/D 转换器可以实现真正的并行转换。本书将详细讲解其大量的比较器和电阻分压网络如何同时对输入模拟信号进行量化，并分析其速度与功耗、分辨率之间的权衡关系，以及其在高速信号测量和数字示波器等设备中的应用。 三、 A/D 转换器的“性能指标”：读懂规格书的语言 一本优秀的 A/D 转换器指南，绝不能仅仅停留在原理层面。本书将带领读者深入理解 A/D 转换器的各项关键性能指标，学会如何从器件的规格书中解读出最有效的信息，从而选择最适合特定应用的 A/D 转换器。 我们将详细解释以下核心性能指标的含义、测量方法以及对系统设计的影响： 分辨率（Resolution）：指 A/D 转换器能够区分的最小模拟电压变化，通常以比特（bit）表示。我们将探讨有效分辨率（Effective Number of Bits, ENOB）的概念，以及它如何比标称分辨率更能反映真实的测量精度。 采样率（Sampling Rate）：每秒能够完成的 A/D 转换次数，单位为赫兹（Hz）或每秒采样数（SPS）。我们将分析采样率对系统带宽和数据吞吐量的影响。 精度（Accuracy）：指 A/D 转换器输出数字值与真实模拟值之间的接近程度。我们将区分“线性度”（Linearity）、“失调误差”（Offset Error）和“增益误差”（Gain Error）等概念，并讲解它们是如何影响最终测量结果的。 信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）：衡量有用信号功率与噪声功率之比。我们将深入探讨噪声的来源，包括量化噪声、热噪声和闪烁噪声等，并解释如何通过选择合适的 A/D 转换器和优化系统设计来提高 SNR。 动态范围（Dynamic Range）：A/D 转换器能够同时处理的最大和最小信号幅度之比。我们将分析动态范围与分辨率和 SNR 的关系。 功耗（Power Consumption）：A/D 转换器在工作时消耗的电能。我们将讨论功耗在电池供电设备和高性能系统中的重要性，并介绍一些降低功耗的设计技巧。 转换时间（Conversion Time）：完成一次 A/D 转换所需的总时间。我们将分析转换时间对系统响应速度的影响。 四、 A/D 转换器的“实战演练”：从理论到应用的飞跃 理论知识的掌握最终需要回归到实际应用。本书将提供丰富的实践案例，涵盖 A/D 转换器在不同领域的应用，帮助读者将所学知识融会贯通，解决实际工程问题。 我们将探讨以下经典的应用场景： 传感器数据采集：从温度传感器、压力传感器到加速度传感器，如何选择合适的 A/D 转换器来精确读取各种物理量的变化，并将其转化为数字信号进行处理。 音频信号处理：在数字音频设备中，A/D 转换器扮演着将模拟声音信号转化为数字数据的角色。我们将分析高保真音频 A/D 转换器的设计要点，以及它们在麦克风、声卡和数字播放器中的应用。 通信系统：在无线通信和有线通信系统中，A/D 转换器是接收端将射频信号解调为基带信号的关键组件。我们将探讨宽带 A/D 转换器在软件定义无线电（SDR）和高速数据传输中的作用。 工业自动化与控制：在工厂自动化、机器人技术和过程控制系统中，A/D 转换器负责采集各种传感器数据，如电机速度、液位、流量等，为系统的精确控制提供依据。 医疗电子：在心电图（ECG）、脑电图（EEG）和超声波成像等医疗设备中，高精度的 A/D 转换器是获取诊断信息的生命线。我们将讨论医疗级 A/D 转换器的特殊要求和设计考量。 嵌入式系统设计：对于微控制器（MCU）和FPGA等嵌入式系统，A/D 转换器的集成和使用是实现智能化功能的基础。我们将提供实用的接口设计、驱动编写和数据处理示例。 五、 A/D 转换器的“挑战与前沿”：展望未来 技术的发展永无止境，A/D 转换器领域也在不断地推陈出新。本书将简要展望 A/D 转换器技术未来的发展趋势，包括更高分辨率、更高采样率、更低功耗以及更强的集成度的发展方向。我们也将触及一些新兴的 A/D 转换器技术和概念，为读者打开更广阔的视野。 《掌控数字世界的脉搏：深入浅出 A/D 转换器原理与实践》是一本为所有渴望理解和掌握数字世界核心技术的读者量身打造的指南。它不仅仅是一本书，更是您通往 A/D 转换器世界的钥匙，它将帮助您拨开迷雾，清晰地理解这一关键技术，并自信地将其应用于您的设计和项目中，真正掌控数字世界的脉搏。

评分☆☆☆☆☆

我最近在学习嵌入式系统开发，特别是在一些需要精确测量模拟量的应用场景，比如温度、压力、光照等。我发现，A/D转换器在这些应用中是不可或缺的关键器件。我一直希望能找到一本能够详细介绍不同类型A/D转换器在嵌入式系统中的选型和使用指南的书籍。我希望这本书能够深入讲解如何根据具体的嵌入式平台（比如ARM Cortex-M系列微控制器）来选择合适的ADC，包括ADC的时钟源、接口方式（如SPI、I2C、并行接口）、内置ADC的性能指标等。更让我感兴趣的是，书中是否能提供一些实际的例程或者设计模板，演示如何通过软件来配置ADC，如何读取ADC数据，以及如何对ADC数据进行滤波和校准。例如，如何使用中断模式来高效地进行数据采集，如何实现连续采样以获得更高的采样率，以及如何对ADC的非线性进行软件补偿。一本这样的书，能够帮助我这种初学者快速入门，避免在实际项目中走弯路，把更多精力放在核心的嵌入式应用逻辑开发上。

评分☆☆☆☆☆

我听说过一本关于A/D转换器的书，名字好像是《精通ADC设计》，这本书在行业内口碑相当不错。我一直对模拟前端电路的设计非常感兴趣，而A/D转换器是模拟前端的核心组成部分。我一直想找一本能够深入讲解ADC内部电路结构、关键器件选择以及设计优化策略的书。这本书据说能够从最基本的MOSFET模型出发，逐步分析不同ADC架构的实现原理，比如SAR ADC的开关电容网络、Comparator的设计，Sigma-Delta ADC的调制器和数字滤波器，以及流水线ADC的级联补偿等。更吸引我的是，它还可能包含一些实际的PCB设计经验，比如如何减小电源噪声对ADC性能的影响，如何进行信号完整性分析，以及如何进行系统级噪声预算的分配。对于我们这些在实际产品开发中需要处理各种复杂信号的工程师来说，一本这样贴近实战的书籍，无疑是宝贵的参考资料。它能够帮助我们理解ADC的局限性，并学会如何通过优化电路设计和系统配置来克服这些局限。我一直在寻找这样的资源，如果这本书的内容真的如传闻般详实，那它将极大地提升我的设计能力。

评分☆☆☆☆☆

最近我一直在研究数字信号处理（DSP）的一些基础知识，尤其是在涉及到模拟信号的采集部分。我了解到A/D转换器在整个DSP链条中起着承上启下的关键作用。我希望能找到一本能够详细阐述A/D转换器如何影响数字信号处理结果的书籍。比如，书中能够解释采样定理在实际A/D转换过程中的体现，以及采样频率的选择如何影响信号的失真；量化误差又是如何转化为数字信号中的噪声，以及如何通过提高ADC的分辨率来减小这种噪声。我也对不同的ADC技术，比如闪速ADC、双斜率ADC等，在数字信号处理方面的适用性很感兴趣。更进一步，如果书中能够探讨一些高级话题，例如ADC的动态范围、信噪比（SNR）和无杂散动态范围（SFDR）这些参数对于DSP算法选择的重要性，以及如何根据实际应用需求来权衡这些参数，那就更加完美了。我希望能够通过一本这样的书籍，更深刻地理解模拟和数字领域的界限，以及如何设计出性能优越的信号采集系统，为后续的DSP处理打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我一直对高性能数据采集系统很感兴趣，尤其是在一些对精度和速度要求极高的领域，比如医疗仪器、科学实验设备等。我听说市面上有一些关于A/D转换器的书籍，能够非常详尽地介绍那些用于高端应用的ADC技术。我非常希望能够找到一本能够深入探讨逐次逼近型ADC（SAR ADC）的优化设计，包括其内部的DAC（数模转换器）和比较器的精度提升；或者关于Σ-Δ ADC的噪声整形技术和高阶滤波器设计，如何实现超高分辨率的采样；甚至可能包括一些关于高速ADC（比如闪速ADC和流水线ADC）的非线性校正技术和寄生参数影响的分析。我更期待的是，书中能够结合实际的电路设计和PCB布局技巧，来分析如何在复杂的电磁干扰环境中保证ADC的测量精度和稳定性。比如，如何有效地进行电源滤波和接地设计，如何处理高速信号的串扰问题，以及如何进行系统级的噪声预算。一本这样的书籍，对于那些追求极致性能的工程师来说，绝对是不可多得的宝藏，能够帮助他们突破设计的瓶颈，实现前沿的科学和工程目标。

评分☆☆☆☆☆

这本书我一直想找，但是始终没能找到，实在是太遗憾了。我对于数字电路和模拟电路的交叉领域一直抱有浓厚的兴趣，尤其是A/D转换器，它在现代电子系统中扮演着至关重要的角色，几乎贯穿了信号采集、处理的整个流程。我一直觉得，如果能有一本深入浅出、内容详实的书籍，能够系统地讲解A/D转换器的原理、类型、设计以及实际应用，那该是多么宝贵的一份财富。想象一下，书中能详细剖析不同架构的A/D转换器，比如逐次逼近型、Σ-Δ型、流水线型，它们各自的优势、劣势以及适用的场景；能够深入讲解采样率、分辨率、量化误差、非线性等关键参数的含义和影响；甚至能够提供一些实际设计的考量，比如噪声抑制、电源去耦、PCB布局等等，那就太棒了。我一直希望能够通过阅读这样的书籍，将理论知识与实践经验相结合，真正做到“活学活用”，而不是停留在书本上的概念。可惜的是，这本书我真的没能找到，这让我感到非常惋惜。也许在未来的某个时刻，我能幸运地与它相遇吧，到那时，我一定会好好研读，将所学知识融会贯通，在我的电子设计道路上更进一步。