数据转换器

出版时间：2010-8  出版社：西安交通大学出版社  作者：佛朗哥·马洛博蒂  页数：440  
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前言

　　模拟与数字的接口，是连接模拟信号和数字信号的桥梁，其性能的提高变得越来越重要。接口技术的集中体现是数据转换器，包括ADC和DAC。按集成电路的传统划分，它归类于模拟电路，许多教科书从模拟信号处理的角度阐述了数据转换器的原理、技术要求和设计等。而实际上，高性能的数据转换器，已成为名副其实的混合信号电路（数模混合电路）。除了∑一△ADC外，还有为提高性能而采用数字技术（例如实现各种数字校准算法）的数据转换器都包含了数字电路。对混合信号电路的分析与设计，必须采用模拟信号处理与数字信号处理相结合的理论与方法。在这类电路的设计中，不仅要进行电路级的仿真，还要对理想转换器及各组成模块建立模型，并使用适当精度的模型和行为级的仿真工具（例如Matlab），对数据转换器的性能和行为进行定量验证。建模中，必须对影响转换器性能的各种因素进行深入分析，例如，ADC中采样和量化等过程均会产生各种噪声，这些噪声对SNR的影响都应进行专门的数值模拟；有的时候，还要考虑模拟域与数字域之间的相互作用。数字信号处理在转换器中的应用，不仅体现在设计和设计的验证方面，而且体现在测试的验证方面。转换器性能的测试和对测试数据的处理，没有数字信号处理的技术的支持，则无法进行。

内容概要

本书是第一本从模拟和数字两种信号处理相结合的角度全面地论述数据转换器的研究生教材。在模拟一数字接口技术方面，数字电子技术的进步已经在许多层面上推动了该技术的发展并提供了有效的支持；而关于这些内容的教学的和自学的教材一直是缺失的，这些层面包括：技术规范，转换方法和体系结构，电路设计和测试等。    在对必要的背景理论基础进行研究之后，本书涉及并提供了深入且全面的知识。每章中引导性资料以及众多的实例加强了本书的广度和深度，大多数实例是以行为仿真的形式给出的。这些例题和章末的习题有助于理解相关内容，有利于使用某些工具进行自我练习，这些工具对培训和设计工作都是很有效的。    《数据转换器》对工程技术人士也是一本必不可少的教科书，因为它弥补了本专题的资料缺乏系统化、条理化的不足。本书设想读者已具备模拟和数字电路的扎实基础；具有使用电路和行为分析的仿真工具的基础。具有统计分析的基础也是有用的，但不是绝对必要的。

书籍目录

DedicationPreface1. BACKGROUND ELEMENTS  1.1  The Ideal Data Converter  1.2  Sampling    1.2.1  Undersampling    1.2.2  Sampling-time Jitter  1.3  Amplitude Quantization    1.3.1  Quantization Noise    1.3.2  Properties of the Quantization Noise  1.4  kT/C Noise  1.5  Discrete and Fast Fourier Transforms    1.5.1  Windowing  1.6  Coding Schemes  1.7  The D/A Converter    1.7.1  Ideal Reconstruction    1.7.2  Real Reconstruction  1.8  The Z-Transform  References2. DATA CONVERTERS SPECIFICATIONS  2.1  Type of Converter  2.2  Conditions of Operation  2.3  Converter Specifications    2.3.1  General Features  2.4  Static Specifications  2.5  Dynamic Specifications  2.6  Digital and Switching Specifications  References3.  NYQUIST-RATE D/A CONVERTERS  3.1  Introduction    3.1.1  DAC Applications    3.1.2  Voltage and Current References  3.2  Types of Converters  3.3  Resistor based Architectures    3.3.1  Resistive Divider    3.3.2  X-Y Selection    3.3.3  Settling of the Output Voltage    3.3.4  Segmented Architectures    3.3.5  Effect of the Mismatch    3.3.6  Trimming and Calibration    3.3.7  Digital Potentiometer    3.3.8  R-2R Resistor Ladder DAC    3.3.9  Deglitching  3.4  Capacitor Based Architectures    3.4.1  Capacitive Divider DAC    3.4.2  Capacitive MDAC    3.4.3  "Flip Around" MDAC    3.4.4  Hybrid Capacitive-Resistive DACs  3.5  Current Source based Architectures    3.5.1  Basic Operation    3.5.2  Unity Current Generator    3.5.3  Random Mismatch with Unary Selection    3.5.4  Current Sources Selection    3.5.5  Current Switching and Segmentation    3.5.6  Switching of Current Sources  3.6  Other Architectures  References4.  NYQUIST RATE A/D CONVERTERS  4.1  Introduction  4.2  Timing Accuracy    4.2.1  Metastability error  4.3  Full-Flash Converters    4.3.1  Reference Voltages    4.3.2  Offset of Comparators    4.3.3  Offset Auto-zeroing    4.3.4  Practical Limits  4.4  Sub-Ranging and Two-Step Converters    4.4.1  Accuracy Requirements    4.4.2  Two-step Converter as a Non-linear Process  4.5  Folding and Interpolation    4.5.1  Double Folding    4.5.2  Interpolation    4.5.3  Use of Interpolation in Flash Converters    4.5.4  Use of Interpolation in Folding Architectures    4.5.5  Interpolation for Improving Linearity  4.6  Time-Interleaved Converters    4.6.1  Accuracy requirements  4.7  Successive Approximation Converter    4.7.1  Errors and Error Correction    4.7.2  Charge Redistribution  4.8  Pipeline Converters    4.8.1  Accuracy Requirements    4.8.2  Digital Correction    4.8.3  Dynamic Performances    4.8.4  Sampled-data Residue Generator  4.9  Other Architectures    4.9.1  Cyclic (or Algorithmic) Converter    4.9.2  Integrating Converter    4.9.3  Voltage-to-Frequency Converter  References5. CIRCUITS FOR DATA CONVERTERS  5.1  Sample-and-Hold  5.2  Diode Bridge S&H    5.2.1  Diode Bridge Imperfections    5.2.2  Improved Diode Bridge  5.3  Switched Emitter Follower    5.3.1  Circuit Implementation    5.3.2  Complementary Bipolar S&H  5.4  Features of S&Hs with BJT  5.5  CMOS Sample-and-Hold    5.5.1  Clock Feed-through    5.5.2  Clock Feed-through Compensation    5.5.3  Two-stages OTA as T&H    5.5.4  Use of the Virtual Ground in CMOS S&H    5.5.5  Noise Analysis  5.6  CMOS Switch with Low Voltage Supply    5.6.1  Switch Bootstrapping  5.7  Folding Amplifiers    5.7.1  Current-Folding    5.7.2  Voltage Folding  5.8  Voltage-to-Current Converter  5.9  Clock Generation  References6. OVERSAMPLING AND LOW ORDER EA MODULATORS  6.1  Introduction    6.1.1  Delta and Sigma-Delta Modulation  6.2  Noise Shaping  6.3  First Order Modulator    6.3.1  Intuitive Views    6.3.2  Use of 1-bit Quantization  6.4  Second Order Modulator  6.5  Circuit Design Issues    6.5.1  Offset    6.5.2  Finite Op-Amp Gain    6.5.3  Finite Op-Amp Bandwidth    6.5.4  Finite Op-Amp Slew-Rate    6.5.5  ADC Non-ideal Operation    6.5.6  DAC Non-ideal Operation  6.6  Architectural Design Issues    6.6.1  Integrator Dynamic Range    6.6.2  Dynamic Ranges Optimization    6.6.3  Sampled-data Circuit Implementation    6.6.4  Noise Analysis    6.6.5  Quantization Error and Dithering    6.6.6  Single-bit and Multi-bit  References7. HIGH-ORDER, CT EA CONVERTERS AND EA DAC  7.1  SNR Enhancement  7.2  High Order Noise Shaping    7.2.1  Single Stage Architectures    7.2.2  Stability Analysis    7.2.3  Weighted Feedback Summation    7.2.4  Modulator with Local Feedback    7.2.5  Chain of Integrators with Distributed Feedback    7.2.6  Cascaded EA Modulator    7.2.7  Dynamic range for MASH  7.3  Continuous-time EA Modulators    7.3.1  S&H Limitations    7.3.2  CT Implementations    7.3.3  Design of CT from Sampled-Data Equivalent  7.4  Band-Pass EA Modulator    7.4.1  Interleaved N-Path Architecture    7.4.2  Synthesis of the NTF  7.5  Oversampling DAC    7.5.1  1-bit DAC    7.5.2  Double Return-to-zero DAC  References8. DIGITAL ENHANCEMENT TECHNIQUES  8.1  Introduction  8.2  Error Measurement  8.3  Trimming of Elements  8.4  Foreground Calibration  8.5  Background Calibration    8.5.1  Gain and Offset in Interleaved Converters    8.5.2  Offset Calibration without Redundancy  8.6  Dynamic Matching    8.6.1  Butterfly Randomization    8.6.2  Individual Level Averaging    8.6.3  Data Weighted Averaging  8.7  Decimation and Interpolation    8.7.1  Decimation    8.7.2  Interpolation   References9.  TESTING OF D/A AND A/D CONVERTERS  9.1  Introduction  9.2  Test Board  9.3  Quality and Reliability Test  9.4  Data Processing    9.4.1  Best-fit-line    9.4.2  Sine Wave Fitting    9.4.3  Histogram Method  9.5  Static DAC Testing    9.5.1  Transfer Curve Test    9.5.2  Superposition of Errors    9.5.3  Non-linearity Errors  9.6  Dynamic DAC Testing    9.6.1  Spectral Features    9.6.2  Conversion Time    9.6.3  Glitch Energy  9.7  Static ADC Testing    9.7.1  Code Edge Measurement  9.8  Dynamic ADC Testing    9.8.1  Time Domain Parameters    9.8.2  Improving the Spectral Purity of Sine Waves    9.8.3  Aperture Uncertainty Measure    9.8.4  Settling-time Measure    9.8.5  Use of FFT for Testing   ReferencesIndex

章节摘录

　　TheoccurrenceoftonesmeansthatthepowerofthequantizationerrorisconcentratedatspecificfrequenciesinsteadofbeingspreadovertheNyquistinterval.Thehigh-passnoisetransferfunctioneventuallyreducestheamplitudeofthetonesthatfallinthesignalband.However，thesituationremainsproblematicbecausealargequantizationnoisepowercausesbigtonesthat，despitetheattenuation，canbecomparablewithsmallsinewavecomponentsoftheinput.　　Althoughasmallsinewavecorruptedbynoisecanbemadevisiblebyreducingthebandwidthofthemeasurefilter（asithappenswhenusingalongfftsequence），incontrasthowever，thepoweroftonesdoesnotdiminishwiththebandwidthoftheband-passfilteracrossitandcanoftenmaskthesmallsinewavelocatedatthesameoratnearfrequencies.

编辑推荐

　　·为使读者能清晰地理解采样、量化、采样数据系统中的噪声，《数据转换器（影印版）》涵盖了这方面必需的所有基础知识；涵盖了采样数据线性系统中的数学工具。　　·全面定义了用于描述数据转换器的参数，这些参数的定义对理解转换器产品数据手册是必要的。　　·涵盖了奈奎斯特率数据转换器的所有架构，详细研究了其特点、限制和设计技术。　　·详细研究了过采样和sigma．Delta转换器，利用仿真例子和频谱图，直方图来帮助读者更清楚地理解噪声整形的特性和限制。　　·涵盖了提高数据转换器性能的数字校正和数字校准技术。　　·使用理论和直观的观点解释电路和系统的工作及限制。　　·涵盖了测试方法和用于测试和表征转换器性能的数据处理技术。　　·在例题和习题集中广泛使用Simulink和Marlab，以帮助读者理解并促进深入研究。

用户评论 (总计7条)

•   虽然还没有通读全文，但影印版的质量还是不错的，当当的客服为我解决了一点物流上的小误会，继续支持当当。
•   刚刚翻了一遍，感觉是一本比较系统和全面的教材，比较适合想对A/D,D/A有所了解的人。也是当参考书的好选择。毕竟专门论述这方面的书比较少，这本很好。
•   最近准备做相关的学习，打算把这本书好好的看几遍
  灿叔推荐的，值得信赖
•   想做ADC就买下吧，在做ADC更要买下，灿叔给写了个中文版的序，印刷也非常好！多了不说了！当当包装奇差,严重要求反省....
•   好书 值得好好拜读
•   以前复印了一本电子版的，这次影音了 赶紧买本正版，不然以后没了。
•   经典就是好！