活學活用A/D轉換器 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
• 模數轉換
• 數據采集
• 嵌入式係統
• 信號處理
• 電子工程
• 傳感器
• 硬件設計
• 測試測量
• 單片機

店鋪： 賞心悅目圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030442543

商品編碼：29632988505

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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掌控數字世界的脈搏：深入淺齣 A/D 轉換器原理與實踐 在當今高度數字化的時代，從智能手機的語音識彆到工業自動化中的傳感器數據采集，再到醫療設備的精密測量，模擬信號與數字信號之間的無縫轉換無處不在。而實現這一關鍵轉化的核心技術，便是模數（A/D）轉換器。它如同連接物理世界與數字大腦的橋梁，將我們能夠感知和測量的連續變化的模擬信息，轉化為計算機能夠理解和處理的離散的數字編碼。 《掌控數字世界的脈搏：深入淺齣 A/D 轉換器原理與實踐》並非一本陳舊的教科書，它是一次對 A/D 轉換器奧秘的深度探索，一次對其背後精妙設計與廣泛應用的係統性梳理。本書旨在為所有對數字信號處理、嵌入式係統開發、傳感器技術以及電子工程領域感興趣的讀者，提供一個清晰、全麵且極具實踐指導意義的學習路徑。我們不追求羅列枯燥的公式和理論，而是力求用生動易懂的語言，結閤豐富的實例，帶領讀者走進 A/D 轉換器豐富多彩的世界。 一、 A/D 轉換器的基石：理解模擬與數字的鴻溝 在正式踏入 A/D 轉換器的核心之前，本書將首先為讀者打下堅實的理論基礎。我們將從模擬信號的本質談起，闡述其連續性、不確定性以及在實際應用中遇到的挑戰。隨後，我們將深入剖析數字信號的特點，包括其離散性、量化性和編碼性，以及數字信號處理在現代電子係統中的優勢。通過對比模擬與數字信號的差異，讀者將能深刻理解為何 A/D 轉換器如此重要，以及它在實現高精度、高可靠性數據采集中的關鍵作用。 本書將特彆關注以下幾個基礎概念： 采樣（Sampling）：如何以一定的速率截取模擬信號的瞬時值，以及采樣率的選擇對後續數字信號保真度的影響。我們將探討奈奎斯特-香農采樣定理，並解釋為什麼過采樣和欠采樣各有其應用場景。 量化（Quantization）：如何將連續的模擬幅度值映射到有限個離散的數字級彆，以及量化誤差的産生和減小方法。我們將介紹均勻量化和非均勻量化，並討論它們各自的優缺點。 編碼（Encoding）：如何將量化後的數字級彆錶示為二進製代碼，以及不同的編碼方式（如二進製碼、格雷碼等）如何影響數據傳輸和處理的效率。 二、 A/D 轉換器的“心髒”：精通主流轉換原理 本書的重點將放在對各種主流 A/D 轉換器工作原理的深入剖析。我們將逐一揭示不同架構的設計理念、電路構成、工作流程以及各自的性能特點。理論與實踐相結閤，每一類轉換器都將輔以清晰的原理圖和詳細的說明，幫助讀者理解其內部的精妙運作。 我們將重點講解以下幾種核心的 A/D 轉換器架構： 逐次逼近型（Successive Approximation Register, SAR）A/D 轉換器：這是目前應用最廣泛的一類 A/D 轉換器。本書將詳細闡述其“二分查找”式的轉換過程，講解比較器、基準電壓源、數模（D/A）轉換器和移位寄存器等核心組件的功能。我們將分析 SAR 轉換器的速度、精度和功耗特點，並探討影響其性能的關鍵因素，如采樣保持電路的設計。 雙斜率（Dual-Slope）A/D 轉換器：這類轉換器以其齣色的抗噪聲能力和高精度而聞名，尤其適用於對精度要求極高的應用場景，例如數字萬用錶。本書將詳細解釋其通過積分和反積分的原理來實現模擬到數字的轉換過程，重點分析其在抑製直流和低頻噪聲方麵的優勢，以及它在實際電路中的實現方式。 Σ-Δ（Sigma-Delta）A/D 轉換器：隨著數字信號處理技術的發展，Σ-Δ 轉換器因其高分辨率和低成本的優勢，在音頻、通信等領域得到瞭廣泛應用。我們將深入講解其過采樣、噪聲整形和數字濾波等核心技術，揭示它是如何通過巧妙的數字信號處理技術來實現高分辨率的。本書將重點關注其噪聲整形機製，解釋它如何將量化噪聲推移到高頻區域，從而提高低頻信號的信噪比。 流水綫（Pipeline）A/D 轉換器：對於追求高速度和高分辨率的應用，流水綫 A/D 轉換器是理想的選擇。本書將介紹其將整個轉換過程分解為多個階段，每個階段完成一部分轉換任務的流水綫式工作模式。我們將詳細解析其多級結構、子-DAC 和殘差放大器的作用，並分析其在大帶寬信號采集中的優勢。 閃式（Flash）A/D 轉換器：以其極快的轉換速度而著稱，閃式 A/D 轉換器可以實現真正的並行轉換。本書將詳細講解其大量的比較器和電阻分壓網絡如何同時對輸入模擬信號進行量化，並分析其速度與功耗、分辨率之間的權衡關係，以及其在高速信號測量和數字示波器等設備中的應用。 三、 A/D 轉換器的“性能指標”：讀懂規格書的語言 一本優秀的 A/D 轉換器指南，絕不能僅僅停留在原理層麵。本書將帶領讀者深入理解 A/D 轉換器的各項關鍵性能指標，學會如何從器件的規格書中解讀齣最有效的信息，從而選擇最適閤特定應用的 A/D 轉換器。 我們將詳細解釋以下核心性能指標的含義、測量方法以及對係統設計的影響： 分辨率（Resolution）：指 A/D 轉換器能夠區分的最小模擬電壓變化，通常以比特（bit）錶示。我們將探討有效分辨率（Effective Number of Bits, ENOB）的概念，以及它如何比標稱分辨率更能反映真實的測量精度。 采樣率（Sampling Rate）：每秒能夠完成的 A/D 轉換次數，單位為赫茲（Hz）或每秒采樣數（SPS）。我們將分析采樣率對係統帶寬和數據吞吐量的影響。 精度（Accuracy）：指 A/D 轉換器輸齣數字值與真實模擬值之間的接近程度。我們將區分“綫性度”（Linearity）、“失調誤差”（Offset Error）和“增益誤差”（Gain Error）等概念，並講解它們是如何影響最終測量結果的。 信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）：衡量有用信號功率與噪聲功率之比。我們將深入探討噪聲的來源，包括量化噪聲、熱噪聲和閃爍噪聲等，並解釋如何通過選擇閤適的 A/D 轉換器和優化係統設計來提高 SNR。 動態範圍（Dynamic Range）：A/D 轉換器能夠同時處理的最大和最小信號幅度之比。我們將分析動態範圍與分辨率和 SNR 的關係。 功耗（Power Consumption）：A/D 轉換器在工作時消耗的電能。我們將討論功耗在電池供電設備和高性能係統中的重要性，並介紹一些降低功耗的設計技巧。 轉換時間（Conversion Time）：完成一次 A/D 轉換所需的總時間。我們將分析轉換時間對係統響應速度的影響。 四、 A/D 轉換器的“實戰演練”：從理論到應用的飛躍 理論知識的掌握最終需要迴歸到實際應用。本書將提供豐富的實踐案例，涵蓋 A/D 轉換器在不同領域的應用，幫助讀者將所學知識融會貫通，解決實際工程問題。 我們將探討以下經典的應用場景： 傳感器數據采集：從溫度傳感器、壓力傳感器到加速度傳感器，如何選擇閤適的 A/D 轉換器來精確讀取各種物理量的變化，並將其轉化為數字信號進行處理。 音頻信號處理：在數字音頻設備中，A/D 轉換器扮演著將模擬聲音信號轉化為數字數據的角色。我們將分析高保真音頻 A/D 轉換器的設計要點，以及它們在麥剋風、聲卡和數字播放器中的應用。 通信係統：在無綫通信和有綫通信係統中，A/D 轉換器是接收端將射頻信號解調為基帶信號的關鍵組件。我們將探討寬帶 A/D 轉換器在軟件定義無綫電（SDR）和高速數據傳輸中的作用。 工業自動化與控製：在工廠自動化、機器人技術和過程控製係統中，A/D 轉換器負責采集各種傳感器數據，如電機速度、液位、流量等，為係統的精確控製提供依據。 醫療電子：在心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）和超聲波成像等醫療設備中，高精度的 A/D 轉換器是獲取診斷信息的生命綫。我們將討論醫療級 A/D 轉換器的特殊要求和設計考量。 嵌入式係統設計：對於微控製器（MCU）和FPGA等嵌入式係統，A/D 轉換器的集成和使用是實現智能化功能的基礎。我們將提供實用的接口設計、驅動編寫和數據處理示例。 五、 A/D 轉換器的“挑戰與前沿”：展望未來 技術的發展永無止境，A/D 轉換器領域也在不斷地推陳齣新。本書將簡要展望 A/D 轉換器技術未來的發展趨勢，包括更高分辨率、更高采樣率、更低功耗以及更強的集成度的發展方嚮。我們也將觸及一些新興的 A/D 轉換器技術和概念，為讀者打開更廣闊的視野。 《掌控數字世界的脈搏：深入淺齣 A/D 轉換器原理與實踐》是一本為所有渴望理解和掌握數字世界核心技術的讀者量身打造的指南。它不僅僅是一本書，更是您通往 A/D 轉換器世界的鑰匙，它將幫助您撥開迷霧，清晰地理解這一關鍵技術，並自信地將其應用於您的設計和項目中，真正掌控數字世界的脈搏。

評分☆☆☆☆☆

這本書我一直想找，但是始終沒能找到，實在是太遺憾瞭。我對於數字電路和模擬電路的交叉領域一直抱有濃厚的興趣，尤其是A/D轉換器，它在現代電子係統中扮演著至關重要的角色，幾乎貫穿瞭信號采集、處理的整個流程。我一直覺得，如果能有一本深入淺齣、內容詳實的書籍，能夠係統地講解A/D轉換器的原理、類型、設計以及實際應用，那該是多麼寶貴的一份財富。想象一下，書中能詳細剖析不同架構的A/D轉換器，比如逐次逼近型、Σ-Δ型、流水綫型，它們各自的優勢、劣勢以及適用的場景；能夠深入講解采樣率、分辨率、量化誤差、非綫性等關鍵參數的含義和影響；甚至能夠提供一些實際設計的考量，比如噪聲抑製、電源去耦、PCB布局等等，那就太棒瞭。我一直希望能夠通過閱讀這樣的書籍，將理論知識與實踐經驗相結閤，真正做到“活學活用”，而不是停留在書本上的概念。可惜的是，這本書我真的沒能找到，這讓我感到非常惋惜。也許在未來的某個時刻，我能幸運地與它相遇吧，到那時，我一定會好好研讀，將所學知識融會貫通，在我的電子設計道路上更進一步。

評分☆☆☆☆☆

我一直對高性能數據采集係統很感興趣，尤其是在一些對精度和速度要求極高的領域，比如醫療儀器、科學實驗設備等。我聽說市麵上有一些關於A/D轉換器的書籍，能夠非常詳盡地介紹那些用於高端應用的ADC技術。我非常希望能夠找到一本能夠深入探討逐次逼近型ADC（SAR ADC）的優化設計，包括其內部的DAC（數模轉換器）和比較器的精度提升；或者關於Σ-Δ ADC的噪聲整形技術和高階濾波器設計，如何實現超高分辨率的采樣；甚至可能包括一些關於高速ADC（比如閃速ADC和流水綫ADC）的非綫性校正技術和寄生參數影響的分析。我更期待的是，書中能夠結閤實際的電路設計和PCB布局技巧，來分析如何在復雜的電磁乾擾環境中保證ADC的測量精度和穩定性。比如，如何有效地進行電源濾波和接地設計，如何處理高速信號的串擾問題，以及如何進行係統級的噪聲預算。一本這樣的書籍，對於那些追求極緻性能的工程師來說，絕對是不可多得的寶藏，能夠幫助他們突破設計的瓶頸，實現前沿的科學和工程目標。

評分☆☆☆☆☆

最近我一直在研究數字信號處理（DSP）的一些基礎知識，尤其是在涉及到模擬信號的采集部分。我瞭解到A/D轉換器在整個DSP鏈條中起著承上啓下的關鍵作用。我希望能找到一本能夠詳細闡述A/D轉換器如何影響數字信號處理結果的書籍。比如，書中能夠解釋采樣定理在實際A/D轉換過程中的體現，以及采樣頻率的選擇如何影響信號的失真；量化誤差又是如何轉化為數字信號中的噪聲，以及如何通過提高ADC的分辨率來減小這種噪聲。我也對不同的ADC技術，比如閃速ADC、雙斜率ADC等，在數字信號處理方麵的適用性很感興趣。更進一步，如果書中能夠探討一些高級話題，例如ADC的動態範圍、信噪比（SNR）和無雜散動態範圍（SFDR）這些參數對於DSP算法選擇的重要性，以及如何根據實際應用需求來權衡這些參數，那就更加完美瞭。我希望能夠通過一本這樣的書籍，更深刻地理解模擬和數字領域的界限，以及如何設計齣性能優越的信號采集係統，為後續的DSP處理打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我聽說過一本關於A/D轉換器的書，名字好像是《精通ADC設計》，這本書在行業內口碑相當不錯。我一直對模擬前端電路的設計非常感興趣，而A/D轉換器是模擬前端的核心組成部分。我一直想找一本能夠深入講解ADC內部電路結構、關鍵器件選擇以及設計優化策略的書。這本書據說能夠從最基本的MOSFET模型齣發，逐步分析不同ADC架構的實現原理，比如SAR ADC的開關電容網絡、Comparator的設計，Sigma-Delta ADC的調製器和數字濾波器，以及流水綫ADC的級聯補償等。更吸引我的是，它還可能包含一些實際的PCB設計經驗，比如如何減小電源噪聲對ADC性能的影響，如何進行信號完整性分析，以及如何進行係統級噪聲預算的分配。對於我們這些在實際産品開發中需要處理各種復雜信號的工程師來說，一本這樣貼近實戰的書籍，無疑是寶貴的參考資料。它能夠幫助我們理解ADC的局限性，並學會如何通過優化電路設計和係統配置來剋服這些局限。我一直在尋找這樣的資源，如果這本書的內容真的如傳聞般詳實，那它將極大地提升我的設計能力。

評分☆☆☆☆☆

我最近在學習嵌入式係統開發，特彆是在一些需要精確測量模擬量的應用場景，比如溫度、壓力、光照等。我發現，A/D轉換器在這些應用中是不可或缺的關鍵器件。我一直希望能找到一本能夠詳細介紹不同類型A/D轉換器在嵌入式係統中的選型和使用指南的書籍。我希望這本書能夠深入講解如何根據具體的嵌入式平颱（比如ARM Cortex-M係列微控製器）來選擇閤適的ADC，包括ADC的時鍾源、接口方式（如SPI、I2C、並行接口）、內置ADC的性能指標等。更讓我感興趣的是，書中是否能提供一些實際的例程或者設計模闆，演示如何通過軟件來配置ADC，如何讀取ADC數據，以及如何對ADC數據進行濾波和校準。例如，如何使用中斷模式來高效地進行數據采集，如何實現連續采樣以獲得更高的采樣率，以及如何對ADC的非綫性進行軟件補償。一本這樣的書，能夠幫助我這種初學者快速入門，避免在實際項目中走彎路，把更多精力放在核心的嵌入式應用邏輯開發上。