ADC和DAC基础-（ADI）

ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）是数字信号处理系统中的关键组件。ADC将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，而DAC则执行相反的操作，将数字信号转换回模拟信号。在ADC和DAC的基础中，有两个核心概念至关重要：离散时间采样和量子化。 离散时间采样是根据奈奎斯特采样定理进行的，该定理指出，为了无失真地捕获模拟信号，采样频率（fs）至少应为信号最高频率成分（fa）的两倍，即fs ≥ 2fa。若采样频率不足，会出现混叠现象，导致信号的频率成分相互干扰。图2-3展示了时域中的混叠，而图2-4则描绘了在频域中因不满足奈奎斯特定律导致的镜像频率。 量子化是指在ADC转换过程中，连续的模拟信号被转化为有限位数的数字值，这会导致有限的振幅分辨率，从而产生量化噪声。较高的位数（分辨率）可以提供更精确的转换结果，但代价是更高的系统复杂度和成本。 在实际应用中，ADC之前的信号调理电路通常包括放大、衰减和滤波，以确保信号质量并避免混叠。低通或带通滤波器用于去除不需要的频率成分，特别是高于奈奎斯特带宽的信号。基带抗混叠滤波器的设计至关重要，因为它的作用是阻止超出第一个奈奎斯特区的信号成分进入采样频谱，从而防止混叠的发生。滤波器的性能要求取决于带外信号的接近程度和所需的衰减水平。 DAC在需要将数字信号还原为模拟信号的系统中使用，例如在语音或视频应用中。不过，在某些情况下，信号在ADC转换后可能完全保持数字形式，不再需要DAC。在CD播放器等设备中，DSP会生成直接送到DAC的信号，这时也需要抗镜像滤波器来消除可能的镜像频率。 了解和掌握ADC和DAC的基本原理以及采样和量子化的影响，对于设计和优化数字信号处理系统至关重要。正确地应用奈奎斯特定理，设计合适的滤波器，以及选择适当的ADC和DAC性能参数，都是实现高效、高质量信号转换的关键。在实际工程实践中，这些理论和概念被广泛应用于通信、音频处理、图像处理以及各种自动化系统中。