嵌入式系统中的模拟设计PDF电子书下载

第1章 跨越模拟和数字的鸿沟 4

1.1 测量温度并数字化 4

1.2 设计中的拦路石 5

1.3 不关我的事 5

1.4 给我重要的数据 6

1.5 不要让这些小事来麻烦我——只给我数据 9

1.6 模拟设计成功的关键因素 11

1.7 模拟和数字设计的区别 12

1.7.2 硬件和软件 13

1.7.1 精度 13

1.8 时间及其倒数 17

1.9 组织工具箱 17

1.10 了解最基本原理并继续提升，跳出思维定势 18

第2章 模／数转换器基础知识 20

2.1 A/D转换器的关键参数 20

2.1.1 A/D转换器的输入范围 20

2.1.2 模拟信号的数字编码 21

2.1.3 吞吐率与精度及准确度的关系 24

2.1.4 准确度与精度关系 25

2.2 逐次逼近型（SAR）转换器 29

2.2.1 CMOS SAR拓扑结构 31

2.2.2 SAR转换器的输入接口 33

2.3 ∑-△转换器 36

2.3.1 ∑-△转换器的工作原理 36

2.3.2 ∑-△转换器中的可编程增益放大器 37

2.3.3 多级电荷平衡ADC 39

2.3.4 数字低通滤波器 41

2.3.5 抽取滤波器 44

2.3.6 ∑-△转换器的最大好处 44

2.3.7 ∑-△转换器参数——数字滤波器设定时间 46

2.3.8 不同厂家∑-△转换器的区别 46

2.4 结论 47

第3章 为应用选择合适的A/D转换器 48

3.1 输入信号的分类 48

3.2 使用RTD的温度测量：采用SAR转换器，还是∑-△转换器？ 55

3.2.1 SAR转换器的RTD电流激励电路 57

3.2.2 使用SAR A/D转换器的RTD信号调理电路 58

3.2.3 SAR A/D转换器适合这个温度测量应用吗？ 59

3.3 使用∑-△ A/D转换器的RTD信号调理 59

3.4 压力测量：选用∑-△转换器，还是SAR转换器？ 60

3.5 使用SAR A/D转换器的压力传感器信号调理 61

3.6 使用∑-△ A/D转换器的压力传感器信号调理 62

3.8 使用SAR A/D转换器的光电检测信号调理 63

3.7 光敏二极管应用 63

3.9 使用∑-△ A/D转换器的光电检测信号调理 65

3.10 电动机控制方案 66

3.11 结论 69

第4章 模拟滤波器的使用与设计 73

4.1 模拟低通滤波器的关键设计参数 73

4.2 抗混叠滤波器原理 80

4.3 模拟滤波器的实现 82

4.3.1 无源滤波器 83

4.3.2 有源滤波器 83

4.3.4 双极点Sallen-Key滤波器 84

4.3.3 单极点滤波器 84

4.3.5 双极点多反馈滤波器 85

4.4 如何选择运算放大器 85

4.5 为接近直流的模拟信号设计抗混叠滤波器 86

4.6 复用系统 89

4.7 连续模拟信号 91

第5章 为你的电路选择合适的运放 94

5.1 明智的工艺选择 94

5.2 运放电路的基础知识 95

5.2.1 电压跟随器 95

5.2.2 放大模拟信号 97

5.2.3 差分放大器 98

5.2.4 加法器 99

5.2.5 电流－电压转换 100

5.2.6 仪表放大器 101

5.2.7 浮空电流源 102

5.3 运放设计的技巧 103

5.3.1 一般的建议 103

5.3.2 单电源轨对轨运放的设计 104

第6章 线性系统中的运放 105

6.1 运放直流特性基础 105

6.2 高输入阻抗会有区别 109

6.3 运放输出不能摆至轨对轨 110

6.3.1 正确使用运放的输入和输出 113

6.3.2 直流参数：VOS、AOL、CMRR和PSRR 115

6.4 每个运放都会振荡，每个振荡器都会放大 118

6.4.1 运放内部框图 118

6.4.2 闭环运放系统的稳定性 120

6.4.3 闭环传递函数 121

6.4.4 运放电路中1/β的计算 121

6.5 确定系统的稳定性 123

6.6 时域性能 126

6.6.1 压摆率（SR） 126

6.6.2 设定时间（ts）和过冲 127

7.1 “纸和笔”的传统设计流程 133

第7章 SPICE仿真 133

7.2 仿真的结果可靠吗？ 136

7.3 宏模型 139

7.4 结论 143

第8章 从数字域解决模拟问题 145

8.1 PWM实现D/A转换器 145

8.1.1 从时域的角度了解参考电压 145

8.1.2 将数字信号变成模拟信号 146

8.1.3 为PWM D/A转换器确定模拟低通滤波器 147

8.1.4 将时域和频域合在一起 149

8.2.2 输入迟滞 150

8.2 使用比较器实现A/D转换 150

8.2.1 比较器的输入范围（VIN＋和VIN－） 150

8.3 窗口比较器 152

8.4 比较器和定时器合在一起 153

8.5 利用定时器和比较器来设计∑-△ A/D转换器 154

8.5.1 ∑-△原理 154

8.5.2 微控制器实现 156

8.5.3 微控制器实现的∑-△ A/D转换器的误差分析 158

8.5.4 其他输入范围 159

8.6 结论 162

9.1 为应用选择适合化学特性的电池 163

第9章 模拟和数字电路协同工作 163

9.2 转换电池电压为系统所需电压 165

9.3 定义电源转换效率 166

9.3.1 Buck降压电路的效率 166

9.3.2 电荷泵电路的效率 167

9.3.3 低压差线性稳压器的效率 168

9.4 3种电源器件的比较 170

9.5 电池供电系统的最佳电源方案 172

9.6 微控制器应用的低功耗实现 173

9.6.1 模拟和数字电路协同工作 173

9.6.2 控制时钟 174

9.6.3 休眠模式下数字电路的工作 177

9.6.4 结论 178

第10章 器件、传导和辐射噪声 180

10.1 噪声参数的定义和术语 180

10.2 电路噪声示例 181

10.3 器件噪声 184

10.3.1 电阻噪声 184

10.3.2 运放噪声 188

10.3.3 A/D转换器噪声 193

10.3.4 电源噪声 194

10.3.5 减小器件噪声 197

10.4.1 信号路径上的噪声 198

10.4 传导噪声 198

10.4.2 电源总线上的噪声 199

第11章 高速、精密数字电路的布板和铺地 203

11.1 模拟和数字布线策略的相似之处 203

11.1.1 旁路或去耦电容 203

11.1.2 电源线和地线要布在一起 204

11.2 地平面可能是一个难题 206

11.3 电路板和元件的寄生效应会产生巨大危害 207

11.3.1 寄生电容的危害 207

11.4 A/D转换器精度和分辨率提高时所使用的布局技巧 212

11.3.2 PCB设计产生的寄生电感 212

11.4.1 逐次逼近型A/D转换器的布线 213

11.4.2 高精度∑-△转换器布线策略 215

11.5 双面电路板的布局艺术 216

11.6 有／无地平面时的电流回路设计 220

11.7 12位传感系统的布局窍门 221

11.8 布线的一般准则——器件布局 222

11.9 布线的一般准则——地和电源策略 222

11.10 信号线 225

11.13 抗混叠滤波器 226

11.14 PCB设计检查表 226

11.12 旁路电容 226

11.11 旁路电容和抗混叠滤波器的使用 226

第12章 选用正确的工具调试混合信号设计 228

12.1 解决问题的基本工具 228

12.2 电源噪声 232

12.3 使用运放不正确 236

12.4 不要忽略细节 237

12.5 结论 239

第13章 同一个电路板上的数字／模拟混合设计 240

13.1 连接真实世界的信号链 240

13.2 可选的工具 241

13.3 考虑模拟的数字电路设计 245

13.4 结论 249

附录A A/D转换器的参数定义和公式 256

附录B 读懂FFT 256

B.1 读懂FFT图 256

B.2 基频输入信号 257

B.3 输入信号容限 258

B.4 信噪比 258

B.5 无失真动态范围（SFDR） 258

B.6 平均噪声门限 259

B.7 FFT图中的其他参数 259

B.8 FFT精度 259

B.9 窗口函数 260