您可能聽說過“這是一個數字世界”的說法。問題是這個世界真的充滿了熱、光、聲音、電壓、運動和成千上萬其他自然發生的信號,這些信號都是模擬的。如圖所示,模擬信號是連續的信息流。數字信號是開或關,1或0的信號流,這就是為什么它也被稱為二進制代碼。
在計算機發展的早期,最大的爭論之一是是使用模擬(因為世界已經是模擬的)還是數字工作。模擬計算機雖然今天仍在某些應用中使用,但沒有數字計算機的速度和準確性。隨著半導體的出現,數字計算機變得更快,更小,使用的功率更少,產生的熱量比它們的電子管祖先少得多。
好的,今天我們有非常快的數字計算機,但我們仍然有一個充滿模擬信號的世界,我們需要測量和分析。這就是數據轉換器進入圖片的地方。事實證明,有不同的方法可以實現將模擬信號轉換為數字流的目標。如果您需要更快地捕獲數據,有些方法會更好(一個很好的例子是蜂窩電話系統),其他方法適用于需要非常精確的情況(例如在機器人輔助手術中);這兩個挑戰都不容易克服。然而,最棘手的挑戰之一是混疊。
為了最好地解釋混疊,我將帶您回到當地科學博物館我最喜歡的互動展覽之一,該展覽使用麻省理工學院的哈羅德·埃哲頓(Harold Edgerton)開創的方法,在緩慢的瀑布水流上照射頻閃光。最酷的部分是能夠控制頻閃燈的速度。如果你把速度調整得恰到好處,看起來就像水滴懸在半空中,一點也不動。然而,水從未停止移動,它以同樣的速度下降。這就是混疊。
這個簡單的例子背后有很多數學,但別擔心,我們不會經歷它。關于混疊,需要了解的重要一點是它如何導致轉換器無法區分以不同速度移動的兩個模擬信號。當這種情況發生時,會產生錯誤的數據,并且依賴該數據的系統(可能是醫療保健設備或制造設備)會受到不利影響。消除混疊的最佳方法是在測量電路中添加特殊的濾波器。事實證明,所需強度的過濾器不容易制造。它們也往往占用電路板上的大量空間,并且會消耗大量功率.具有諷刺意味的是,這些濾波器也會將噪聲引入系統(這違背了首先擁有它們的目的)。
為了解決混疊挑戰,ADI公司開發了高分辨率(7134位)模數轉換器AD24,具有極其穩定、幾乎完全無噪聲的內置濾波器,使該轉換器無混疊!這不僅確保了客戶最終產品的準確性,而且為他們節省了設計和測試自己的過濾器所需的時間。AD7134上的內置濾波器還將解決方案尺寸減小了70%。
高分辨率ADC與傳統分立濾波器與節省空間和時間的AD7134的比較
審核編輯:郭婷
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