數據轉換器

內容概要

本書是第一本從模擬和數字兩種信號處理相結合的角度全面介紹數據轉換器的研究生教材。每章中的引導性材料以及眾多的實例加強了本書的廣度和深度。大多數實例是以計算機工具行為仿真的形式給出的。這些實例和章末的習題有助于理解相關內容，也有利于使用某些工具進行自我練習，這些工具對培訓或設計工作是很有效的。
本書對工程技術人員也是一本必不可少的教科書，因為它彌補了本專題的資料缺乏系統(tǒng)化、條理化的不足。本書假定讀者具備模擬和數字電路的扎實基礎；具有使用電路和行為分析仿真工具的基礎。具有統(tǒng)計分析的基礎也是有用的，但不是絕對必要的。
本書的特點：
● 為使讀者能清晰地理解采樣、量化、采樣數據系統(tǒng)中的噪聲，本書涵蓋了這方面必需的所有基礎知識；涵蓋了采樣數據線性系統(tǒng)中的數學工具。
● 全面定義了用于描述數據轉換器的參數，這些參數的定義對理解轉換器產品數據手冊是必要的。
● 涵蓋了奈奎斯特率數據轉換器的所有架構，詳細研究了其特點、限制和設計技術；
● 詳細研究了過采樣和Sigma-Delta轉換器，利用仿真例子和頻譜圖、直方圖來幫助讀者更清楚地理解噪聲整形的特性和限制。
● 涵蓋了提高數據轉換器性能的數字校正和數字校準技術。；
● 使用理論和直觀的觀點解釋電路和系統(tǒng)的工作和限制。
● 涵蓋了測試方法和用于測試和表征轉換器性能的數據處理技術。
● 在例題和習題集中廣泛使用Simulink和Matlab，以幫助讀者理解和促進深入研究。
本書既可作為微電子技術及相關專業(yè)研究生和本科高年級學生的教材，也可供從事集成電路設計的工程師和科技人員參考。

作者簡介

佛朗哥?馬洛貝蒂 意大利帕維亞大學（Pavia University）教授，微集成系統(tǒng)組的負責人，IEEE會士。主要研究領域是集成電路的的設計、分析和表征以及模數應用。獲得過2007年歐洲固態(tài)電路年會（ESSCIRC）最佳論文獎、2007年日本電機工程師學會（IEEJ）模擬工作坊最佳論文獎等多個獎項。

書籍目錄

譯者的話
前言
第1章 背景知識與基礎
1.1  理想的數據轉換器
1.2  采樣
1.2.1  欠采樣(Undersampling)
1.2.2  采樣時間的抖動
1.3  幅度的量化
1.3.1  量化噪聲
1.3.2  量化噪聲的性質
1.4  kT/C噪聲
1.5  離散與快速傅里葉變換
1.5.1  加窗
1.6  編碼方案
1.7  D/A轉換器
1.7.1  理想的重建
1.7.2  實際的重建
1.8  Z變換
參考文獻
第2章 數據轉換器規(guī)格
2.1  數據轉換器類別
2.2  工作條件
2.3  轉換器性能參數
2.3.1  基本特性參數
2.4  靜態(tài)性能參數
2.5  動態(tài)性能參數
2.6  數字和開關性能參數
參考文獻
第3章 奈奎斯特率數模轉換器
3.1  概述
3.1.1  DAC的應用
3.1.2  電壓和電流基準
3.2  轉換器的類型
3.3  電阻型架構
3.3.1  電阻分壓器
3.3.2  X-Y選擇
3.3.3  輸出電壓的建立
3.3.4  分段架構
3.3.5  失配的影響
3.3.6  修正與校準
3.3.7  數字電位器
3.3.8  R-2R梯形網絡DAC
3.3.9  毛刺消除
3.4  電容型架構
3.4.1  電容分壓DAC
3.4.2  容性MDAC
3.4.3  翻轉式MDAC
3.4.4  電容電阻混合型DAC
3.5  電流源型架構
3.5.1  基本工作原理
3.5.2  單位電流產生器
3.5.3  單位電流源選擇的隨機失配
3.5.4  電流源選擇方案
3.5.5  電流切換和分段
3.5.6  電流源切換
3.6  其它架構
參考文獻
第4章 奈奎斯特率模數轉換器
4.1  引言
4.2  定時的精確性
4.2.1  亞穩(wěn)態(tài)誤差
4.3  全閃速轉換器
4.3.1  參考電壓
4.3.2  比較器的失調
4.3.3  失調的自動調零
4.3.4  實際的限制
4.4  子分區(qū)法和兩步法的轉換器
4.4.1  精度要求
4.4.2  作為非線性過程的兩步轉換
4.5  折疊與內插
4.5.1  雙重折疊
4.5.2  插值
4.5.3  閃速轉換器中使用插值
4.5.4  折疊結構中使用插值
4.5.5  插值用于提高線性度
4.6  時間交錯轉換器
4.6.1  精度要求
4.7  逐次逼近轉換器
4.7.1  誤差與誤差校正
4.7.2  電荷再分配
4.8  流水線轉換器
4.8.1  精度要求
4.8.2  數字校正
4.8.3  動態(tài)性能
4.8.4  采樣數據的余量產生器
4.9  其他結構
4.9.1  循環(huán)(或算法)轉換器
4.9.2  積分轉換器
4.9.3  電壓頻率轉換器
參考文獻
第5章 數據轉換器電路
5.1  采樣保持電路
5.2  二極管橋式采樣保持電路
5.2.1  二極管橋的缺點
5.2.2  改進的二極管橋
5.3  開關射極跟隨器
5.3.1  電路實現
5.3.2  雙極型互補采樣保持電路
5.4  雙極型采樣保持電路的特點
5.5  CMOS采樣保持電路
5.5.1  時鐘饋通
5.5.2  時鐘饋通補償
5.5.3  兩級OTA構成的跟蹤保持(T＆H)電路
5.5.4  CMOS采樣保持(S＆H)電路中虛擬地的使用
5.5.5  噪聲分析
5.6  低電源電壓下的CMOS開關
5.6.1  開關自舉電路
5.7  折疊放大器
5.7.1  電流折疊
5.7.2  電壓折疊
5.8  電壓電流轉換器
5.9  時鐘產生
參考文獻
第6章 過采樣和低階ΣΔ調制器
6.1  概述
6.1.1  Δ和ΣΔ調制
6.2  噪聲整形
6.3  一階調制器
6.3.1  直觀看法
6.3.2  1位量化的使用
6.4  二階調制器
6.5  電路設計問題
6.5.1  失調
6.5.2  運算放大器有限增益
6.5.3  運放的有限帶寬
6.5.4  有限的運算放大器壓擺率
6.5.5  ADC的非理想特性
6.5.6  DAC的非理想特性
6.6  結構設計問題
6.6.1  積分器的動態(tài)范圍
6.6.2  動態(tài)范圍優(yōu)化
6.6.3  數據采樣電路的實現
6.6.4  噪聲分析
6.6.5  量化誤差與抖動(dither)
6.6.6  1位和多位量化器
參考文獻
第7章 高階ΣΔ ADC、連續(xù)時間ΣΔ ADC和ΣΔ DAC
7.1  信噪比(SNR)增強技術
7.2  高階噪聲整形
7.2.1  單級結構
7.2.2  穩(wěn)定性分析
7.2.3  加權反饋求和
7.2.4  具有局部反饋的調制器
7.2.5  帶分布式反饋的積分器鏈
7.2.6  級聯ΣΔ調制器
7.2.7  MASH的動態(tài)范圍
7.3  連續(xù)時間ΣΔ調制器
7.3.1  采樣保持電路的局限性
7.3.2  連續(xù)時間調制器的實現
7.3.3  根據等價的采樣數據調制器設計連續(xù)時間調制器
7.4  帶通ΣΔ調制器
7.4.1  N路徑時間交織的結構
7.4.2  NTF的合成
7.5  過采樣DAC
7.5.1  1位DAC
7.5.2  雙歸零DAC
參考文獻
第8章 數字增強技術
8.1  簡介
8.2  誤差測量
8.3  元件的修正(Trimming)
8.4  前臺校準
8.5  后臺校準
8.5.1  時間交織轉換器中的增益和失調
8.5.2  無冗余硬件的失調校準
8.6 動態(tài)匹配
8.6.1  蝶形隨機化(Butterfly Randomization)
8.6.2  各體層面的平均
8.6.3  數據加權平均
8.7  抽取與插值
8.7.1  抽取
8.7.2  內插
參考文獻
第9章 D/A和A/D轉換器測試
9.1  概述
9.2  測試板
9.3  質量和可靠性測試
9.4  數據處理
9.4.1  最佳擬合曲線(Best-fit-line)
9.4.2  正弦波擬合
9.4.3  直方圖法
9.5  DAC靜態(tài)測試
9.5.1  轉換曲線測試
9.5.2  誤差疊加(Superposition of Errors)
9.5.3  非線性誤差
9.6  DAC動態(tài)測試
9.6.1  頻譜特性
9.6.2  轉換時間
9.6.3  毛刺能量
9.7  ADC靜態(tài)測試
9.7.1  數字碼邊沿測量
9.8  ADC動態(tài)測試
9.8.1  時間域參數
9.8.2  提高正弦波的頻譜純度
9.8.3  孔徑不確定性測量
9.8.4  穩(wěn)定時間(settling-time)測量
9.8.5  FFT測試的使用
參考文獻
索引

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