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第1章 背景知识与基础 1

1.1理想的数据转换器 1

1.2采样 2

1.2.1欠采样（Undersampling） 9

1.2.2采样时间的抖动 10

1.3幅度的量化 14

1.3.1量化噪声 15

1.3.2量化噪声的性质 16

1.4 kT/C噪声 20

1.5离散与快速傅里叶变换 22

1.5.1加窗 23

1.6编码方案 28

1.7 D/A转换器 30

1.7.1理想的重建 30

1.7.2实际的重建 31

1.8 ？变换 34

参考文献 40

第2章 数据转换器规格 41

2.1数据转换器类别 41

2.2工作条件 42

2.3转换器性能参数 43

2.3.1基本特性参数 43

2.4静态性能参数 45

2.5动态性能参数 52

2.6数字和开关性能参数 64

参考文献 66

第3章 奈奎斯特率数模转换器 67

3.1概述 67

3.1.1 DAC的应用 68

3.1.2电压和电流基准 69

3.2转换器的类型 70

3.3电阻型架构 71

3.3.1电阻分压器 72

3.3.2 X-Y选择 73

3.3.3输出电压的建立 74

3.3.4分段架构 77

3.3.5失配的影响 78

3.3.6修正与校准 81

3.3.7数字电位器 84

3.3.8 R-2R梯形网络DAC 84

3.3.9毛刺消除 91

3.4电容型架构 92

3.4.1电容分压DAC 93

3.4.2容性MDAC 96

3.4.3翻转式MDAC 97

3.4.4电容-电阻混合型DAC 98

3.5电流源型架构 99

3.5.1基本工作原理 99

3.5.2单位电流产生器 101

3.5.3单位电流源选择的随机失配 105

3.5.4电流源选择方案 106

3.5.5电流切换和分段 108

3.5.6电流源切换 112

3.6其它架构 114

参考文献 121

第4章 奈奎斯特率模数转换器 124

4.1引言 124

4.2定时的精确性 126

4.2.1亚稳态误差 128

4.3全闪速转换器 129

4.3.1参考电压 130

4.3.2比较器的失调 132

4.3.3失调的自动调零 134

4.3.4实际的限制 137

4.4子分区法和两步法的转换器 138

4.4.1精度要求 140

4.4.2作为非线性过程的两步转换 145

4.5折叠与内插 146

4.5.1双重折叠 147

4.5.2插值 148

4.5.3闪速转换器中使用插值 149

4.5.4折叠结构中使用插值 150

4.5.5插值用于提高线性度 151

4.6时间交错转换器 154

4.6.1精度要求 155

4.7逐次逼近转换器 158

4.7.1误差与误差校正 159

4.7.2电荷再分配 162

4.8流水线转换器 163

4.8.1精度要求 166

4.8.2数字校正 167

4.8.3动态性能 173

4.8.4采样数据的余量产生器 176

4.9其他结构 177

4.9.1循环（或算法）转换器 177

4.9.2积分转换器 178

4.9.3电压-频率转换器 180

参考文献 183

第5章 数据转换器电路 185

5.1采样-保持电路 185

5.2二极管桥式采样-保持电路 186

5.2.1二极管桥的缺点 187

5.2.2改进的二极管桥 188

5.3开关射极跟随器 188

5.3.1电路实现 190

5.3.2双极型互补采样-保持电路 191

5.4双极型采样-保持电路的特点 192

5.5 CMOS采样-保持电路 196

5.5.1时钟馈通 198

5.5.2时钟馈通补偿 199

5.5.3两级OTA构成的跟踪-保持（T&H）电路 200

5.5.4 CMOS采样-保持（S&H）电路中虚拟地的使用 202

5.5.5噪声分析 203

5.6低电源电压下的CMOS开关 208

5.6.1开关自举电路 209

5.7折叠放大器 212

5.7.1电流折叠 212

5.7.2电压折叠 213

5.8电压-电流转换器 214

5.9时钟产生 218

参考文献 220

第6章 过采样和低阶Σ△调制器 222

6.1概述 222

6.1.1△和Σ△调制 223

6.2噪声整形 224

6.3一阶调制器 226

6.3.1直观看法 230

6.3.2 1位量化的使用 231

6.4二阶调制器 233

6.5电路设计问题 234

6.5.1失调 235

6.5.2运算放大器有限增益 235

6.5.3运放的有限带宽 238

6.5.4有限的运算放大器压摆率 239

6.5.5 ADC的非理想特性 241

6.5.6 DAC的非理想特性 242

6.6结构设计问题 242

6.6.1积分器的动态范围 242

6.6.2动态范围优化 247

6.6.3数据采样电路的实现 253

6.6.4噪声分析 254

6.6.5量化误差与抖动（dither） 258

6.6.6 1位和多位量化器 260

参考文献 264

第7章 高阶Σ△ ADC、连续时间 Σ△ ADC和Σ△ DAC 266

7.1信噪比（SNR）增强技术 266

7.2高阶噪声整形 268

7.2.1单级结构 270

7.2.2稳定性分析 272

7.2.3加权反馈求和 273

7.2.4具有局部反馈的调制器 276

7.2.5带分布式反馈的积分器链 278

7.2.6级联Σ△调制器 279

7.2.7 MASH的动态范围 282

7.3连续时间Σ△调制器 286

7.3.1采样保持电路的局限性 287

7.3.2连续时间调制器的实现 289

7.3.3根据等价的采样数据调制器设计连续时间调制器 292

7.4带通Σ△调制器 295

7.4.1 N路径时间交织的结构 298

7.4.2 NTF的合成 302

7.5过采样DAC 304

7.5.1 1位DAC 305

7.5.2双归零DAC 308

参考文献 313

第8章 数字增强技术 316

8.1简介 316

8.2误差测量 317

8.3元件的修正（Trimming） 318

8.4前台校准 320

8.5后台校准 323

8.5.1时间交织转换器中的增益和失调 325

8.5.2无冗余硬件的失调校准 326

8.6动态匹配 329

8.6.1蝶形随机化（Butterfly Randomization） 331

8.6.2各体层面的平均 336

8.6.3数据加权平均 339

8.7抽取与插值 344

8.7.1抽取 345

8.7.2内插 348

参考文献 352

第9章D/A和A/D转换器测试 355

9.1概述 355

9.2测试板 356

9.3质量和可靠性测试 359

9.4数据处理 360

9.4.1最佳拟合曲线（Best-fit-line） 360

9.4.2正弦波拟合 361

9.4.3直方图法 362

9.5 DAC静态测试 366

9.5.1转换曲线测试 367

9.5.2误差叠加（Superposition of Errors） 367

9.5.3非线性误差 368

9.6 DAC动态测试 369

9.6.1频谱特性 369

9.6.2转换时间 370

9.6.3毛刺能量 372

9.7 ADC静态测试 373

9.7.1数字码边沿测量 374

9.8 ADC动态测试 376

9.8.1时间域参数 376

9.8.2提高正弦波的频谱纯度 377

9.8.3孔径不确定性测量 379

9.8.4稳定时间（settling-time）测量 381

9.8.5 FFT测试的使用 381

参考文献 384

索引 385

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