数据转换器在信号链中的特点及作用分析

信号链由多个组件构成，如放大器、数据转换器、接口、时钟和定时等。信号链的用途是采集和处理数据，或者根据对实时信息的分析应用系统控制。

本文中，我们将关注信号链的一部分：数据转换器（参见图1），但首先必须了解模拟和数字世界。

信号需要经过处理，才能显示其中所含的信息、进行信号分析或转换成另一种能够使用的信号类型。在实际应用中，模拟产品检测声、光、温度或压力等信号，然后进行操作处理。接着由模数转换器（ADC）等转换器接收真实信号，将其转换为1和0的数字格式。随后，由数字信号处理器捕获数字化信息并加以处理，最后反馈供现实世界使用。这个过程可通过两种方式来实现，一是数字方式，二是经过数模转换器（DAC），转成模拟格式。二者均以高速完成。模拟信号是连续信号，而数字信号仅捕捉部分信号。

图1：采用外部基准电压的基本ADC。

在学习数据转换器（ADC或DAC）时，需要了解一些基本知识。

例如，为什么首先要对模拟信号进行数字化？原因有多个，其中包括：改善信号分析能力、更鲁棒的存储和更精确的传输。但另一方面，信号变得更为复杂，而且需要更长的处理时间。有利就有弊，但好消息是：高性能转换器有助于消除复杂性并增强性能。

ADC的用途涉及输入信号的量化，这意味着转换器会引入少量误差。ADC的整体性能涉及许多参数，如热噪声、抖动和量化噪声-即指定带宽（BW）内的信噪比（SNR）。转换器数据手册中报告的信噪比可为设计人员提供实际的期望，帮助其了解转换器在被采样信号中的最低可分辨“步长”。ADC并非仅执行一次转换，而是周期性地执行转换，即采样。最终获得的是将连续模拟信号转换为离散或不连续信号的信号样本或数字值序列。你会看到，这一过程对捕捉到的信号质量有重大影响。

图2.采样数据系统：采样和量化。此处，采样是时域上的影响，而量化则是幅度域上的影响。采样这一行为导致二者同时发生，并把信号分为两个轴。

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