Understanding Delta-Sigma Data Converters pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Schreier, Richard/ Temes, Gabor C.

出品人:

页数:464

译者:

出版时间:2004-11

价格:1019.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780471465850

丛书系列:

图书标签:

• Sigma
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好的，这是一份关于一本名为《Understanding Delta-Sigma Data Converters》的图书的详细简介，该简介严格围绕该主题展开，没有提及或暗示任何不包含在书中的内容，并力求语言自然流畅，避免AI痕迹。 --- 《理解 $Delta-Sigma$ 数据转换器》图书简介 在当今高度数字化的世界中，信号处理的精度和效率至关重要。从消费电子产品到工业控制系统，再到医疗成像设备，模拟信号与数字信号之间的精确转换是实现复杂功能的核心环节。本书《理解 $Delta-Sigma$ 数据转换器》旨在为读者提供一个全面、深入且实用的指南，系统地剖析当今应用最为广泛、性能最为卓越的一类模数（ADC）和数模（DAC）转换技术——$Delta-Sigma$（Delta-Sigma）架构。 本书的核心价值在于，它不仅仅罗列了公式和理论，而是通过清晰的结构和丰富的实例，引导工程师和研究人员深入理解 $Delta-Sigma$ 转换器从基本原理到先进实现的整个技术栈。我们相信，掌握其背后的设计哲学和权衡取舍，是实现高性能、低功耗转换系统的关键。 第一部分：基础原理与架构解析 本书的开篇部分建立了一个坚实的理论基础。我们首先回顾了数据转换器的基本概念、关键性能指标（如分辨率、采样率、信噪比SNR、无杂散动态范围SFDR）以及传统架构（如流水线和逐次逼近）的局限性。随后，我们将焦点完全转移至 $Delta-Sigma$ 技术，详细阐释其区别于其他架构的核心优势：通过引入噪声整形（Noise Shaping）和过采样（Oversampling），有效克服了低分辨率量化器的固有缺陷。 量化噪声的控制： 读者将学习到如何通过 $Delta-Sigma$ 调制器来重新分配量化噪声的频谱。我们详细分析了一阶和二阶调制器的传递函数，并解释了如何利用低通滤波器（即系统主通道）将大部分噪声推移到奈奎斯特带宽之外的高频区域。书中对噪声整形增益函数的数学推导进行了详尽阐述，确保读者能够准确计算出不同调制阶数下的理论SNR提升。 过采样与数字滤波： 过采样是 $Delta-Sigma$ 架构的基石。本书深入探讨了过采样比（OSR）对系统性能的影响，并详细介绍了后置数字抽取滤波器（Decimation Filter for ADC / Interpolation Filter for DAC）的设计。我们不仅讨论了理想的Sinc滤波器，还涵盖了更实用的有限脉冲响应（FIR）和无限脉冲响应（IIR）滤波器的选择、实现复杂度以及对相位和幅度的影响。 第二部分：核心模块的深入剖析 $Delta-Sigma$ 转换器的性能高度依赖于其关键模拟模块的精度和稳定性。本书花费大量篇幅，对调制器内部的各个组成部分进行了逐一的、工程化的分析。 积分器设计： 积分器是实现噪声整形的执行机构。书中对比了使用电荷泵、开关电容和连续时间（CT）结构设计积分器的优缺点。特别是对于开关电容积分器，我们详尽分析了匹配误差、非线性、时钟前馈（Clock Feedthrough）以及如何通过精细的开关时序和匹配技术来最小化这些误差源对整体性能的负面影响。 反馈回路与量化器： $Delta-Sigma$ 的另一个关键组件是反馈回路和量化器。我们详细研究了高性能量化器的设计，重点讨论了如何实现高分辨率的最小化失真反馈，包括对单比特（1-bit）和多比特（M-bit）量化器的深入比较。对于多比特架构，书中探讨了数模转换器（DAC）失配误差的补偿技术，如数据加权平均（Data Weighted Averaging, DWA）等，以及这些补偿技术如何影响系统的鲁棒性。 时钟抖动与底噪分析： 对于高精度系统而言，时钟抖动是性能的隐形杀手。本书专门章节分析了时钟抖动如何转化为残余噪声，并提供了量化分析方法，指导设计者在选择时钟源和时序电路时应遵循的工程准则。此外，我们还提供了全面的底噪（Thermal Noise, Flicker Noise $1/f$）分析框架，帮助读者识别并降低系统中的本底噪声来源。 第三部分：高级技术与实际应用 理解了基本原理和模块设计后，本书转向了当前行业前沿的高级技术和特定应用场景的优化策略。 高阶与高频率设计： 随着对更高采样率和动态范围的需求增加，高阶调制器（如三阶、五阶甚至更高）变得越来越常见。我们深入探讨了设计高阶系统的挑战，例如环路稳定性分析（相位裕度与增益裕度），以及如何利用滤波器整形技术来避免高阶调制器带来的尖峰杂散。对于需要数MHz甚至更高采样率的场景，本书介绍了连续时间 $Delta-Sigma$ 架构（CT $Delta-Sigma$），讨论了其相比开关电容（SC）架构在抗时钟毛刺和实现更高带宽方面的优势。 低功耗与低电压设计： 在便携式设备领域，功耗是决定性的因素。本部分聚焦于如何通过电路拓扑优化（如减小电容尺寸、采用低失调电流偏置）和先进的工艺技术来最小化 $Delta-Sigma$ 转换器的功耗，同时保持所需的动态范围。这包括对运算放大器（Op-Amp）的设计要求、电源抑制比（PSRR）的优化，以及如何处理低电压供电下的失真问题。 系统级集成与布局布线： 最终，一个优秀的 $Delta-Sigma$ 设计必须能够在实际芯片上成功实现。本书提供了关于系统级集成的实用建议，包括如何在高密度混合信号集成电路（Mixed-Signal IC）中进行隔离、如何优化芯片布局以最小化耦合噪声（特别是数字开关噪声对模拟前端的干扰），以及在系统层面进行校准和测试的有效策略。 《理解 $Delta-Sigma$ 数据转换器》不仅仅是一本参考书，更是一本面向实践的工程手册。通过对理论的严谨阐述与对工程挑战的直面剖析，本书致力于培养读者从概念到实现的全流程设计能力，确保他们能够自信地驾驭 $Delta-Sigma$ 技术，设计出满足未来严苛性能要求的下一代数据转换系统。

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坦率地说，这本书的图表质量和数学严谨性是毋庸置疑的，它无疑是一部具有学术价值的里程碑式的作品。但从读者的角度来看，过于依赖复杂的数学符号和抽象的积分方程，使得某些关键概念的直观理解变得异常困难。举个例子，当作者用一连串的微分方程来描述一个复杂的反馈回路时，读者很难在脑海中建立起一个清晰的“信号流”图像，即“这个信号在转换器内部是如何被塑形和滤波的”。我非常希望书中能有更多使用类比、示意图或更直观的波形图来辅助解释这些核心的动态过程。虽然书末附录提供了大量的数学证明，但缺乏对这些证明的“工程意义”的解释。这就好比你拿到了一份非常精确的蓝图，但没有得到关于建筑整体结构和功能的美学解读。因此，对于那些依赖视觉学习和直观理解来掌握复杂系统的人来说，这本书的阅读体验可能相对枯燥且费力，需要反复回读才能勉强捕捉到作者试图传达的精髓。

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阅读完本书的数个章节后，我深切感受到作者在电路实现层面的讲解深度是其最大的亮点之一，但同时也是一个潜在的障碍。他并未停留在系统级的框图分析上，而是花了大量篇幅剖析了诸如开关电容网络设计、匹配误差的影响以及低噪声放大器（LNA）的实现细节。这种深入底层的做法，对于那些需要亲自设计和流片（tape-out）的模拟IC工程师来说，简直是如获至宝。书中对器件非理想性（如失调、时钟抖动）如何耦合到系统性能的分析，展现了作者丰富的实践经验。然而，对于关注系统架构选择的读者而言，这种过于偏执于器件层面的论述可能会显得冗长和分散注意力。例如，关于过采样率（OSR）与阶数（Order）之间权衡的讨论，虽然在电路噪声抑制的角度分析得非常透彻，但对于一个系统架构师而言，他们可能更关心的是如何用最少的资源达到某个功耗目标，而非如何将 VCO 的相位噪声降到特定水平。可以说，这本书在“硬核模拟设计”和“高层次系统概念”之间，毫不犹豫地选择了前者，这使得阅读体验带有一种强烈的、偏向模拟实现的烙印。

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这本厚重的著作着实让我有些头疼，尤其是在试图理解其核心概念时。首先，从结构上讲，作者似乎非常热衷于深入挖掘每一个技术细节，以至于初学者很容易在大量的公式和晦涩的术语中迷失方向。我期望能看到更多将复杂理论与实际应用场景紧密结合的实例，但这本书更像是一份详尽的、偏向理论推导的参考手册。例如，在讨论噪声整形（noise shaping）时，虽然数学推导无懈可击，但对于一个刚刚接触这个领域的工程师来说，如何根据不同的性能指标（如信噪比、线性度）来选择合适的滤波器结构和环路参数，书中提供的指导性意见却显得有些单薄。我感觉作者假定读者已经具备了相当扎实的信号处理基础，可以直接跳过“为什么”而直接进入“如何做”的深层数学证明。因此，对于那些希望通过这本书快速掌握 Delta-Sigma 转换器设计精髓的读者来说，可能会发现这条学习曲线过于陡峭，需要配合其他更侧重直觉和工程实践的资料才能更好地消化吸收书中的内容。整体而言，它更像是送给资深研究人员的工具箱，而非入门者的向导。

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这本书的篇幅巨大，内容详实，显示出作者在这一领域深厚的积累和广博的知识面。然而，这种“大而全”的倾向也带来了一个副作用：信息的密度过高，导致关键信息的提炼变得困难。在某些章节中，作者似乎将所有相关知识点一股脑地塞给了读者，缺乏对哪些是“必须掌握的核心”与哪些是“可以作为拓展阅读的补充信息”进行明确的区分。这对于时间有限的工程师和学生来说，无疑增加了阅读负担。我需要花费大量时间去筛选、去判断哪些段落是理解系统工作原理的关键，哪些只是对某种特定实现方法的深入探讨。如果能采用更清晰的章节组织结构，例如用粗体字或专门的“关键洞察”框来突出那些对设计具有决定性影响的参数和结论，我想读者的学习效率会大大提高。总而言之，它是一部可以供人“查阅”的百科全书，但作为一本“引导阅读”的书籍，其结构上的清晰度和信息层级的划分，尚有提升的空间。

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这本书的叙事风格非常独特，它似乎遵循了一种“自上而下，但又时不时地深入到最底层”的写作脉络，导致整体阅读体验缺乏一种线性的流畅感。某一章节可能专注于介绍一个宏观的系统拓扑，但紧接着的下一章可能就骤然转向对某个特定非线性效应的微观建模。我个人的感受是，这种跳跃性使得知识的积累过程不够平滑。如果能有一个更清晰的路线图，例如先系统性地建立所有基本模块的模型，再逐步引入高级的调制器结构和校准技术，可能会更容易被读者接受。再者，书中对新近出现的一些技术，如新型的调制器结构或数字校正技术，着墨不多，似乎更侧重于对经典结构（如二阶、三阶 MASH 结构）的深入探讨和巩固。这使得这本书在“前沿性”上略显保守，更像是一部对经典理论进行百科全书式梳理的作品。对于渴望了解当前工业界正在快速采用的最新进展的读者来说，可能需要从其他期刊或会议论文中补充这部分内容。

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该领域入门必读，注意后面的MATLAB代码有两处错误

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经典！必读！

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