现实生活中,我们处理的大多数信号都是连续信号。
但是数字信号处理技术发展的好啊,所以我们经常需要把连续信号变成数字信号,然后放到电脑或者FPGA等载体上去进行数字信号处理。
而ADC和DAC就是模拟连续信号和数字离散信号的分界面。
ADC,全称是analog-to-digital conversion,称为模拟数字转换器;DAC,全称是ditital-to-analog conversion,称为数字模拟转换器。
离散数字信号和连续模拟信号的不同点,就在于离散,也就是数字信号是经过对连续模拟信号采样+量化得到的。
也就是说,连续模拟信号经过了采样和量化两个过程以后,才得到的离散数字信号。
所以,我们可以把现代ADC的工作,提炼分解成两步,即采样和量化。我们看到的很多商用ADC,表面是叫ADC,其实已经是叠加了S/H和ADC两种功能。
采样的过程,从时域上来看,是这样的,即在采样点上获取连续信号的值,并在采样周期内保持不变。而在采样周期内,模拟连续信号的变化是完全被忽略掉的。如下图所示。
采样的过程,把连续变化的模拟信号,变成了阶梯变化的模拟信号。
为了便于理解,举一些数据,来说明。
假设要采样的数据是0~4.095V之间的电压值,并假设用一个12位的ADC(这里的ADC单具有量化功能)去量化。
12位,这样的话,就有4096个数据,那么可以这样对应,为了简化起见,这边不考虑ADC的编码方式,就用我们常规的二进制与十进制之间的关系来表示。
乍一看,这不是挺好的么?完美对应。
But ~
0.001用整数1对应,0.002用整数2对应,那0.001~0.002之间这么多无穷多个数,那怎么办呢?虽然里面有无穷多个数,但是都被1或者2来替代了。
也就是说,量化后的数据,与量化前的数据之间,会产生误差,误差值在-0.5LSB~0.5LSB之间。而这个误差的产生,就是ADC的量化噪声的来源。
商用ADC,一般里面叠加了采样和量化两个步骤,以上的文章,从时域上,对这两个步骤,进行了一些描述。