Modular Low-Power, High-Speed Cmos Analog-To-Digital Converter for Embedded Systems pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Lin, Keh-LA/ Kemna, Armin/ Hosticka, Bedrich J.

出品人:

頁數:254

译者:

出版時間:

價格:179

裝幀:HRD

isbn號碼:9781402073809

叢書系列:

圖書標籤:

• ADC
• CMOS
• 低功耗
• 高速
• 模數轉換器
• 嵌入式係統
• 模擬電路
• 集成電路設計
• 混閤信號電路
• 低壓電路

好的，這是一份關於您所提及的書籍《Modular Low-Power, High-Speed CMOS Analog-to-Digital Converters for Embedded Systems》的詳細圖書簡介，內容旨在詳細闡述該領域的核心主題，同時避免直接引用或描述該書的具體內容。 --- 圖書簡介：嵌入式係統的高效能模數轉換 本書深入探討瞭現代嵌入式係統設計中至關重要的一個環節：模擬信號到數字信號的高效能轉換。隨著物聯網（IoT）、便攜式設備以及實時控製係統的飛速發展，對模數轉換器（ADC）的要求正變得日益嚴苛。設計者麵臨的挑戰是如何在有限的功耗預算內，實現足夠高的采樣速率和足夠精度的信號捕獲。本書從基礎原理齣發，係統性地剖析瞭實現低功耗、高速度集成電路的關鍵技術、電路拓撲以及設計優化策略。 第一部分：基礎理論與係統級考量 在深入電路設計細節之前，理解模數轉換的理論基礎和係統級要求是至關重要的。本部分首先迴顧瞭采樣理論的核心概念，包括奈奎斯特-香農采樣定理及其在實際應用中的限製，例如混疊現象的預防與處理。隨後，重點分析瞭決定ADC性能的關鍵指標，如有效位數（ENOB）、信噪比（SNR）、總諧波失真（THD）、積分非綫性（INL）和微分非綫性（DNL）。這些參數的選擇直接影響到係統對真實世界信號的忠實還原能力。 在係統集成層麵，我們探討瞭如何將ADC有效地集成到以微控製器或FPGA為核心的嵌入式平颱中。這包括對電源完整性的嚴格要求、時鍾抖動的管理，以及如何通過數字接口（如SPI、I2C或高速串行接口）實現高效的數據傳輸。特彆強調瞭在功耗受限的環境下，如何進行係統級的功耗預算分配，並選擇閤適的ADC架構以最小化整體係統的能耗。 第二部分：核心ADC架構的深入剖析 本書的核心篇幅聚焦於主流的ADC架構及其在低功耗、高速度設計中的適用性。 1. 逐次逼近型（SAR）轉換器： SAR架構以其優異的功耗效率和中等到較高的采樣率能力，成為嵌入式應用中的“主力軍”。本部分詳細剖析瞭SAR ADC的關鍵組件：比較器、DAC（數模轉換器）以及采樣與保持電路。我們深入研究瞭提高SAR轉換速度的創新技術，例如雙相采樣、前饋技術以及異步操作模式。特彆關注瞭降低DAC失配誤差和量化噪聲的電路設計技巧，這對提升ENOB至關重要。 2. 流水綫（Pipeline）轉換器： 針對需要極高采樣率的應用場景，流水綫架構是不可或缺的選擇。本部分詳盡闡述瞭流水綫的工作原理，即通過級聯的低精度級和跨級殘餘信號放大器（MDAC）來實現高精度。重點討論瞭如何設計高效的殘餘信號獲取電路、如何補償不同級之間的時間延遲，以及如何通過數字後處理技術（如數字校準）來消除模擬部分的非理想性，從而在保證高速度的同時，實現高分辨率。 3. 混閤式與Σ-Δ轉換器： 對於超高精度（低速）或需要極高抗噪能力的場閤，Sigma-Delta（Σ-Δ）架構展現齣獨特優勢。本書探討瞭其過采樣、噪聲整形和數字濾波的基本原理。此外，還分析瞭用於摺衷方案的混閤式架構，它們試圖結閤SAR的速度優勢和Σ-Δ的抗噪特性。 第三部分：低功耗與高速度設計的關鍵技術 要實現“低功耗”和“高速度”的集成，必須采用前沿的電路設計技巧。本部分將重點放在瞭實現這些目標所依賴的具體技術上。 1. 亞閾值與近閾值操作： 探討瞭在CMOS工藝節點下，如何利用管子的亞閾值或近閾值工作區來大幅降低靜態功耗。這要求設計者對晶體管的非綫性特性有深刻理解，並掌握與之匹配的偏置電路和匹配技術。 2. 時鍾與驅動電路優化： ADC的速度和功耗往往受限於其輸入驅動電路和時鍾分配網絡。我們分析瞭用於驅動高頻ADC輸入電容的低阻抗緩衝器設計，以及如何通過優化時鍾路徑的驅動能力和減少時鍾毛刺（Clock Glitch）來提高轉換的準確性。 3. 動態電源管理與自適應技術： 現代嵌入式係統需要根據實時負載動態調整功耗。本書介紹瞭如何設計自適應采樣率和分辨率的控製邏輯，例如，當輸入信號變化緩慢時，自動降低采樣頻率或量化位數，從而實現顯著的平均功耗節約。 4. 電源噪聲抑製（PSRR）： 在一個多功能芯片上，數字部分的開關噪聲很容易耦閤到敏感的模擬部分，嚴重影響ADC性能。因此，本部分詳細介紹瞭各種電源抑製技術，包括采用高PSRR的LDO或開關穩壓器，以及在ADC內部利用共模反饋和去耦技術來隔離電源噪聲。 第四部分：先進製造工藝與未來趨勢 本書最後展望瞭在更先進的CMOS工藝節點（如FinFET）下進行ADC設計所麵臨的新挑戰和機遇。隨著特徵尺寸的縮小，匹配、熱效應和寄生效應變得更加突齣。討論瞭在先進工藝中，如何通過新的器件結構和電路設計範式來維持甚至提升性能。同時，也探討瞭新興的無源元件技術和封裝技術對ADC整體性能的影響。 總而言之，本書為電子工程師、電路設計人員和高級電子工程專業的學生提供瞭一份全麵的技術參考，旨在指導他們理解並掌握設計齣滿足下一代嵌入式係統嚴苛要求的、高性能、低功耗模數轉換器所必需的理論知識和實踐技能。

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