书名：“十四五”普通高等教育本科系列教材 嵌入式系统中的典型模拟信号处理技术
书号：978-7-5198-5255-9
定价：45.00元
作者：李维波
出版时间：2022-08-22
出版社：中国电力出版社
页码： 240    字数(千字)：372
开本：16开    版次：1    印次：1

品牌介绍

中国电力出版社成立于 1951 年，作为中国成立最早的中央科技出版社之一，曾隶属于水利电力部、能源部、电力工业部、国家电力公司，现为国家电网公司所属的科技出版社，在电气技术专业出版领域享有极高的声誉。该社作为以图书出版为主体，音像、电子出版物、期刊、网络出版共同发展的大型出版企业，以强大的出版资源和高素质的专业队伍，致力于向读者提供包括电力工程、电气工程、建筑工程、电子技术、信息技术、外语、大中专教材、家教等学科门类齐全的权威出版物，也竭力为广大师生提供精品教材，是教育部和北京市教委规划教材的出版基地之一。

编辑推荐

开发嵌入式系统必须合理设计外围硬件电路，本书解决来如何合理选择、设计这些外围电路。

产品特色

技术源于积累，成功源于执著。作者把在从事嵌入式系统开发与应用过程中所获得的有关模拟信号处理电路的入门基础、经验技巧、设计案例和心得体会等重要内容加以归类、凝练和拓展而撰写本书，理论分析清晰、切中要害，例程完整、实例典型、图例丰富、技术实用、内容详实，虽独立成篇，却又相互关联。本书始终坚持以理论联系实际、有效培养读者灵活应用基础知识、提高分析问题、解决问题的能力为宗旨。作为一本理论联系实际的实用教程，它具有如下特色：（1）实践性强，有的放矢。由于嵌入式系统中的模拟信号处理技术是实践性强、涉及面广的交叉性学科技术，绝对不能离开相关的工程实际。为此，作者特植根于长期所从事的嵌入式系统技术的相关开发与研究实践活动中，在撰写过程中坚持贯彻理论与实践结合、基础与应用结合、教学与科研结合的原则，摒弃生涩的理论，避免读不懂的过程。书中所采用的实例电路全为作者原创科研成果，既有完整的理论分析，也包含宝贵的应用技巧和设计心得，它们在其它图书中很难见到，作者希望将这些视为一粒粒珍珠，交给读者朋友，既授人以鱼，又授人以渔，使读者学到专业知识和科研方法，提高工作能力，因此，它是一本理论联系实际的实用教程。精心组织，方便阅读。在叙述方法上，始终站在“弱弱的嫩手”的角度，以清晰的脉络、简洁的语言、丰富的图例，力求做到由浅入深、循序渐进。在剖析思路方面，力争坚持两个统一：其一是将工作于嵌入式系统中的模拟信号处理技术的基本理论知识与工程实际应用有机结合，而不是割裂实际应用、仅仅简单罗列电路而已；其二是将“是什么”、“如何干”和“结果如何”辩证统一起来，让读者耳目一新，并在轻松地阅读过程中获得共鸣、收获快乐。根据作者自己多年的科研历程发现，决定设计成败的关键往往还不是不会使用相关ARM等芯片，而是对有关基本电路的分析方法的生疏与不了解所致。因此，全书注重知识铺垫，避免一些读者朋友刚开始不知道从哪里学习，如何开始。所以，作者会对运算放大器、电路方面的基础内容进行讲授，再剖析应用于嵌入式系统中的常用模拟信号处理电路的原理、作用特征、电路结构、工艺技巧和使用方法。 针对性强，例程完整。全书始终面向嵌入式系统的工程应用，从实际出发，“弱化理论论述，强调分析设计”，力图摆脱传统技术类的枯燥式表达方式。作者在精炼讲解应用于嵌入式系统中的常用模拟信号处理技术的基本原理之后，结合自己的工程经历，详细分析在实际应用时有关它们的信号处理与变换技术、接口技术、隔离技术和电磁兼容技术等方面的设计技巧、分析方法和调试流程。除此之外，本书还有针对性地讲解它们在工程应用中遇到的部分关重件的分析计算判据和选型方法等重要内容，所以，本书大胆尝试将嵌入式技术与模拟信号处理技术融合起来进行讲解，激发读者的动手欲望，有利于培养其创新精神。ARM公司中华区大学教育总裁陈伟作为ARM在中国地区的教育负责人与各高校老师有密切的接触，其技术工程师的出身也让他在嵌入式技术方面有很大的优势。他作为这本书的主审人本身即为一个卖点。

作者介绍

李维波：武汉理工大学教授，主要编写教材 1）模拟信号处理，李启炎，李维波编著，中国电力出版社， 2005年9月出版；2）MATLAB在电气工程中的应用，李维波编著，中国电力出版社， 2016年7月出版（第二版），先后被评为电力行业精品教材和国家“十一五”教材；3）MATLAB在电气工程中的应用实例，李维波编著，中国电力出版社， 2016年6月出版（第二版），先后被评为电力行业精品教材；电力电子装置中的典型传感器技术（第一版），李维波编著，中国电力出版社， 2016年6月出版。

内容介绍

本书为全国电力行业“十四五”规划教材。嵌入式系统是以应用为中心，软件、硬件可剪裁。本书主要内容包括嵌入式系统基础、传感器技术、信号调理技术、 A/D与D/A变换技术、信号抗干扰技术、隔离技术和工程应用实例。
本书适用于本书不仅可以作为高等院校电气工程、测控技术与仪器、电子工程、机电一体化等专业的教材，也可供从事嵌入式开发的工程技术人员使用。

前言

随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统（ Embedded System）技术获得广阔的发展空间。尤其是各种各样的新型嵌入式系统 /设备，在应用数量上已经远远超过了通用计算机。在军用和民用领域中 , 使用嵌入式技术的水下机器人、工业机器人、服务机器人、数字车床和智能工具等，正在逐渐改变着传统的作战模式、工业生产方式、服务手段和范围。 嵌入式系统的发展过程，大致包括以下几个阶段。 第一阶段，各种模拟信号处理和微控制单元（ Microcontroller Unit，MCU）之间相互独立，这已成为历史。 第二阶段，MCU集成了模数转换器（ Analog-to-Digital Converter，ADC）、数字模拟转换器（Digital to Analog Converter，DAC）和其他一些模拟单元，目前嵌入式系统基本上都处于这个阶段。 第三阶段，模拟信号处理中的放大、滤波、 ADC、DAC和其他模拟单元，以及网络系统，将和 MCU融为一体，构成一个系统级芯片（System-on-a-Chip，SoC），即将模拟和数字开发工作将集中在同一芯片，致使嵌入式系统的开发理念发生了重大变化。 实践表明，嵌入式系统设计主要涉及两个方面：其一，将自然界的信息经传感器转换为电信号后，通过一系列模拟信号处理再转换为数字信息；其二，开发处理这些信息的数字算法。由于嵌入式系统是以应用为中心，软件硬件可裁剪的，适应于应用系统可对功能、成本、体积、能耗、可靠性等综合性严格要求的专用计算机系统。它由硬件和软件两部分组成。其中硬件是身体，软件是灵魂。硬件包括处理器、微处理器、存储器、外部设备、 I/O端口和图形控制器等，软件部分包括操作系统软件（要求实时和多任务）和应用程序编程。几乎所有的嵌入式产品，都需要相应的硬件电路。 因此，开发嵌入式系统，必须设计合理的外围硬件电路。尤其是随着嵌入式系统进一步的系统工程化、功能多样化、网络化、内核精简化、成本低廉化、节能化、交互友好化，嵌入式产品必将对外围电路，特别是处理模拟信号的电路提出更高的要求，如合理性、可靠性和体积等方面，所有这些都将需要高集成度、高性能、高效率和低功耗的外围模拟电路设计及其器件选配，还要尽量降低系统内外对敏感模拟电路的干扰与影响。所有这些都会促成读者，迫切需要选用一本对其进行技术指导的教材或者参考资料。不过，目前讲述应用于嵌入式系统的模拟信号处理方面的教材或者参考资料较少，要么分布在不同的教材，要么散见于参考资料中，缺乏系统性和完整性，既不便选用，也不利于学习。 作者正是出于以上这些方面的考虑，特编写《嵌入式系统中的典型模拟信号处理技术》这本教材，旨在帮助工程师从为数众多的模拟元件中，选择出适当的元件，以便设计出适合项目/课题要求的电路后，再将其设计成 PCB（Printed Circuit Board），接着才是调试。由于模拟信号自身的特殊性和元件的可配置性差，这个过程既要不断地重复，而且又要经历较长时间，才能达到设计目标。鉴于嵌入式系统是模拟和数字的统一体，为了最大限度地避免模拟技术的滞后成为影响嵌入式系统发展进程的障碍，而做一些尝试性工作，恳请同行批评指正！ 技术源于积累，成功源于执着。作者把在从事嵌入式系统开发与应用过程中所获得的有关模拟信号处理电路的入门基础、经验技巧、设计案例和心得体会等重要内容加以归类、凝炼和拓展而撰写本书，理论分析清晰、切中要害，例程完整、实例典型、图例丰富、技术实用、内容翔实，虽独立成篇，却又相互关联。本书始终坚持以理论联系实际、有效培养读者灵活应用基础知识、提高分析问题、解决问题的能力为宗旨。作为一本理论联系实际的实用教程，它具有如下特色。 （1）实践性强，有的放矢。由于嵌入式系统中的模拟信号处理技术是实践性强、涉及面广的交叉性学科技术，绝对不能离开相关的工程实际。为此，作者特植根于长期所从事的嵌入式系统技术的相关开发与研究实践活动中，在撰写过程中坚持贯彻理论与实践结合、基础与应用结合、教学与科研结合的原则，摒弃生涩的理论，避免读不懂的过程。书中所采用的实例电路全为作者原创科研成果，既有完整的理论分析，也包含宝贵的应用技巧和设计心得。 （2）精心组织，方便阅读。在叙述方法上，始终站在“弱弱的嫩手”的角度，以清晰的脉络、简洁的语言、丰富的图例，力求做到由浅入深、循序渐进。在剖析思路方面，力争坚持两个统一，即将工作于嵌入式系统中的模拟信号处理技术的基本理论知识与工程实际应用有机结合，将“是什么”“如何干”和“结果如何”辩证统一起来，让读者在轻松的阅读过程中获得共鸣、收获快乐。 作者根据自己多年的科研历程发现，决定设计成败的关键往往还不是会不会使用相关 ARM等芯片，而是由于对有关基本电路的分析方法的生疏与不了解所致。因此，全书注重知识铺垫，避免一些读者朋友产生刚开始不知道从哪里学习，如何开始的困惑。作者会对运算放大器、电路方面的基础内容进行讲授，再剖析应用于嵌入式系统中的常用模拟信号处理电路的原理、电路结构、工艺技巧和使用方法等。 （3）针对性强，例程完整。全书始终面向嵌入式系统的工程应用，从实际出发，“弱化理论论述，强调分析设计”，力图摆脱传统技术类书籍的枯燥的表达方式。作者在精炼讲解应用于嵌入式系统中的常用模拟信号处理技术的基本原理之后，结合自己的工程经历，详细分析在实际应用时有关它们的信号处理与变换技术、接口技术、隔离技术和电磁兼容技术等方面的设计技巧、分析方法和调试流程。除此之外，本书还有针对性地讲解在工程应用中遇到的部分关健件的分析计算判据和选型方法等重要内容，本书大胆尝试将嵌入式技术与模拟信号处理技术融合起来进行讲解，由于水平有限，未必达到预期效果，敬请读者朋友不吝赐教！ 本书能够较顺利的成稿，得到了武汉理工大学华逸飞、许智豪、范磊、张高明、徐聪、李巍、康兴、何凯彦、余万祥、王毅、黄壮、马志伟、赖本辉、张智超、罗浩波、罗鹏、万海容、阮正良、张忠田、邹振杰、杨进之、罗佳程、柯松、王潮、柯浩雄、金宇航、曹义等同志的帮助，也得到了审稿专家海军工程大学卜乐平教授的指导与帮助，在此，一并对大家的辛勤付出，表示最诚挚的谢意！ 作 者

目录

前言

第一章 嵌入式系统基础1

11嵌入式系统简介 1

12嵌入式最小系统 4

13嵌入式系统的发展趋势 6
第二章 传感器技术8

21典型测控系统 8

22传感器12

23典型传感原理 15
第三章 信号调理技术24

31运算放大器 24

32仪用运放 32

33隔离运放 37

34软件可编程增益放大器 45

35 电压 /电流转换电路 48

36 电压 /频率转换电路 53

37 交流 /直流转换电路 55

38电桥电路 64
第四章 A/D与 D/A变换技术69

41 A/D变换器基本原理 69

42 A/D变换器主要性能指标 74

43 与 ADC配合的处理方法 78

44 转换器 AD574及其接口技术 80

45 转换器 ADS1256及其接口技术 84

46 D/A变换器基本原理 91

47 转换器 TLV5616及其接口技术 97

48 转换器 DAC8822及其接口技术 100

49工程应用中需要注意的问题 105
第五章 信号抗干扰技术 120

51 概述 120

52信号滤波电路设计 122

53接地与去耦技术 143


第六章 隔离技术 151

61隔离类型简介 151

62光耦隔离器件 153

63开关量接口 160

64通信接口 173
第七章 工程应用实例 204

71电流采集系统 204

72多路复用数据采集系统 212