Что нужно знать цифровому инженеру об аналоговой электронике

Предисловие
Благодарности
Об авторе
Глава 1. Аналоговая и цифровая электроника: мост
через пропасть
1.1. Цифровой метод измерения температуры
1.2. Проблемные вопросы
1.2.1. Это не моя работа!
1.2.2. Подскажите, в чём дело
1.2.3. Всё это ерунда — мне нужны только данные
1.3. Универсальное средство решения проблем
аналоговой схемотехники
1.4. Аналоговая и цифровая схемотехника:
основные различия
1.4.1. Точность
1.4.2. Аппаратное или программное решение?
1.4.3. Время и частота
1.5. Организационные аспекты проектирования
1.6. Изучите основы и двигайтесь дальше
Литература
Глава 2. Принцип работы аналого-цифровых
преобразователей
2.1. Основные параметры вашего АЦП
2.1.1. Диапазон входного сигнала
2.1.2. Цифровое кодирование аналогового сигнала
2.1.3. Скорость преобразования, разрешающая
способность и точность
2.1.4. Точность и разрешающая способность
2.1.5. Параметры по переменному току и
повторяемость результатов
2.1.6. Точность и параметры по постоянному току
АЦП последовательного приближения
Блок-схема КМОП-преобразователя
последовательного приближения Входной каскад
АЦП последовательного приближения
Сигма-дельта-преобразователи
2.3.1. Принципы работы
сигма-дельта-преобразователя2.3.2. Усилитель с
программируемым коэффициентом усиления в
сигма-дельта-преобразователе ..................'
2.3.3. АЦП высокого порядка с уравновешиванием
заряда
2.3.4. Цифровой фильтр нижних частот
2.3.5. Фильтр децимации
2.3.6. Ещё о сигма-дельта АЦП
2.3.7. Время установления цифрового фильтра
2.3.8. Отличия сигма-дельта АЦП разных
производителей
Заключение
Литература
Глава 3. Выбор АЦП
3.1. Типы входных сигналов
3.2. Сигнальные цепи датчиков температуры
3.3. Выбор АЦП для схем с резистивными
датчиками температуры
3.3.1. Питание РТД в схеме с АЦП
последовательного приближения
3.3.2. Тракт обработки сигнала РТД-элемента в
схеме с АЦП ПП
3.3.3. Подходит ли АЦП последовательного
приближения
для устройств измерения температуры?
3.4. Тракт обработки сигнала РТД с сигма-дельта
АЦП
3.4.1. Подходит ли сигма-дельта АЦП для этого
приложения?
3.5. Измерение давления: АЦП
последовательного приближения или сигма-дельта
АЦП? 3.5.1. Пьезорезистивный датчик давления
3.6. Измеритель давления с АЦП ПП
3.6.1. АЦП последовательного приближения
в схеме измерителя давления: выводы
3.7. Измеритель давления с сигма-дельта АЦП
3.7.1. Сигма-дельта АЦП в схеме измерителя
давления: выводы
3.8. Устройства с фотодиодами
3.9. Схема с фотодатчиком и АЦП
последовательного приближения
3.9.1. АЦП последовательного приближения в
схеме с фотодатчиком: выводы
3.10. Схема с фотодатчиком и сигма-дельта АЦП
3.10.1. Сигма-дельта АЦП в схеме с фотодатчиком:
выводы
3.11. Управление электроприводом
Заключение
Литература
Глава 4. Фильтрация сигналов
4.1. Основные параметры аналогового ФНЧ
4.1.1. Аппроксимация аналоговых фильтров
4.2. Теория фильтров, устраняющих эффект
наложения спектров
4.3. Реализация аналогового фильтра
4.3.1. Пассивные фильтры
4.3.2. Активные фильтры
4.3.3. Однополюсный фильтр
4.3.4. Фильтр Саллена-Кея
4 3 5 Двухполюсный фильтр с комбинированной
обратной связью
Операционный усилитель для фильтра
Фильтры, устраняющие эффект наложения
спектров, для аналоговых сигналов 4.5' с
частотами, близкими к нулю
4 5 1 Модифицированная схема измерительной цепи
с РТД-элементом
4. б Многоканальные системы
47 Непрерывные аналоговые сигналы
4 8 Выбор фильтра для устранения эффекта
наложения спектров
Литература
Г ава 5 Поиски идеального операционного
усилителя для идеальной схемы
5 1 Выбор технологии
5.2. Базовые схемы включения ОУ
5.2.1. Повторитель напряжения
5.2.2. Усиление аналоговых сигналов
5.2.3. Дифференциальный усилитель
5.2.4. Суммирующий усилитель
5.2.5. Преобразование тока в напряжение
5.3. Применение базовых схем
5.3.1. Инструментальный усилитель
5.3.2. Плавающий источник тока
5.4. Подводные камни процесса разработки
5.4.1. Общие советы
5.4.2. Усилители с однополярным питанием и
сигналами от шины до шины Литература
Глава 6. Операционный усилитель в линейной
системе
6.1. Основы работы усилителя на постоянном
токе
6.1.1. Аномалии входного каскада ОУ
6.1.2. Влияние высокого входного импеданса
6.1.3. Выходной сигнал усилителя не изменяется от
шины до шины (как было обещано)
6.1.4. Правильное использование входного и
выходного каскадов ОУ
6.1.5. Немного о параметрах по постоянному току
6.2. Каждый усилитель может стать
генератором, а каждый генератор — ycилитeлем
6.2.1. Базовая модель ОУ
6.2.2. Устойчивость систем с замкнутой цепью
обратной связи
6.2.3. Передаточная функция усилителя с
обратной связью
6.2.4. Расчёт коэффициента усиления при
замкнутой цепи ОС
6/2/5 Определение устойчивости системы
6.3.1. Итоги анализа устойчивости в частотном
диапазоне
Характеристики во временной области
6•4.1. Скорость нарастания выходного напряжения
6.4.2. Время установления (%) и выбросы сигнала
6-5- Отправляясь в путь
ЛитеоатураГлава 7. SPICE-моделироваиие
7.1. Старый метод расчёта на бумаге
7.2. Достоверны ли результаты моделирования
по существу?.
7.3. Макромодели: что они могут?
7.4. Последние замечания
Литература
Глава 8. Цифровая обработка аналоговых
сигналов
. 1. Широтно-импульсный модулятор в
_ качестве цифро-аналогового преобразователя
8.1.1. Временная характеристика источника
опорного напряжения
8.1.2. Преобразование цифрового сигнала в
аналоговый
8.1.3. Параметры аналогового ФНЧ для ЦАП на
основе ШИ
8.1.4. Связь частотной и временной характеристик
8.2. Компаратор в схемах преобразования
аналогового сигнала
8.2.1. Диапазон входного сигнала компаратора
(FJN+ и Уш-)
8.2.2. Гистерезис входного сигнала
8.3. Двухпороговый компаратор
8.4. Комбинированная схема компаратора и
таймера
8.5. Использование таймера и компаратора в
сигма-дельта АЦП
8.5.1. Теория сигма-дельта-преобразования
8.5.2. Программная модель
сигма-дельта-преобразователя
8.5.3. Анализ погрешностей сигма-дельта АЦП,
реализованного
на микроконтроллере
8.5.4. Диапазон входных напряжений сигналов
Заключение
Литература
Глава 9. Комбинированные аналого-цифровые
системы
9.1. Источники питания на батареях
9.2. Преобразование напряжения
9.3. Расчёт КПД источника питания
9.3.1. КПД импульсного понижающего
преобразователя напряжения
9.3.2. КПД преобразователя с подкачкой заряда
9.3.3. КПД линейного LDO-стабилизатора
напряжения
9.4. Сравнение преобразователей напряжения
9.5. Выбор оптимального решения
9.6. Микромощные системы на
микроконтроллерах
9.6.1. Питание в аналого-цифровых системах
9.6.2. Управление тактовой частотой
9.6.3. Режимы ожидания и синхронизация
Заключение
Литература
Глава 10. Шумы в электронных схемах
10.1. Параметры шума: термины и определения
10 1 1 Пример расчёта шумовых характеристик
схемы
10 2 Шум компонентов
10 2.1. Шум резистора
10 2 2. Шумы операционного усилителя
102 з^ Шумы аналого-цифрового преобразователя
Ю 2.4. Шумы источника питания
10 2.5. Минимизация шумов устройства
10.3. Шум проводимости
10.3.1. Шумы в сигнальной цепи
10.3.2. Шумы на шине питания
10 3 3 Схема с улучшенными шумовыми
параметрами
Литература
Глава 11. Разводка схем на печатной плате
11 1 Разводка печатных плат аналоговых и
цифровых схем: общие моменты
11.1.1. Развязывающие конденсаторы
11.1.2. Разводка шин питания и земли
11.2. Слой земли в цифровых и аналоговых схемах
11.2.1. Размещение компонентов
11.3. Влияние паразитных параметров
11.3.1. Влияние паразитных ёмкостей
11.3.2. Индуктивности печатного монтажа
11.4. Разводка схем с АЦП
11.4.1. Разводка схем с АЦП последовательного
приближения
11.4.2. Разводка платы с
сигма-дельта-преобразователем
11.5. Разводка двухслойных печатных плат
11.5.1. Автоматическая трассировка
11.6. Дорожки обратных токов
11.7. Особенности разводки 12-битных
измерительных систем
11.8. Общее руководство по разводке платы:
размещение компонентов
11.9. Общее руководство по разводке платы:
заземление и питание
11.10. Дорожки сигнальных цепей
11.11. Фильтрация и развязка
П.11.1. Развязывающие конденсаторы
11.11.2. Фильтр, устраняющий эффект наложения
спектров
11.12. Советы по разводке печатной платы
Литература
Глава 12. Отладка схем
12.1 Базовые средства отладки и поиска
неисправностей
12-2. Проверка работы АЦП
12.3. Шумы источника питания
Неправильное использование операционных
усилителей
12.4 Не Упускайте детали
Заключение
Литература
Глава 13. Проектирование комбинированных
аналого-цифровых систем
13.1. Сигнальная цепь в реальный мир
13.2. Инструментальные средства разработки
13.3. Связь цифровой и аналоговой схем
Заключение
Приложение А. Аналого-цифровой
преобразователь: параметры, определения
и формулы
Приложение Б. Быстрое преобразование Фурье
Б. 1. Анализ графика БПФ
Б.2. Основная частота входного сигнала
Б.З. Размах входного сигнала
Б.4. Отношение сигнал/шум
Б.5. Динамический диапазон, свободный от
паразитных составляющих
Б.6. Среднее значение собственных шумов
Б.7. Другие характеристики, получаемые в
результате выполнения БПФ
Б.8. Точность результатов БПФ
Б.9. Весовые (оконные) функции
Приложение В. Параметры, определения и
расчётные формулы
для операционных усилителей
Приложение Г. Продукция компании Texas
Instruments
Предметный указатель