ADC和DAC
ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）和DAC（Digital-to-Analog Converter，数模转换器）是信号处理中两种关键的转换器，它们的功能和用途有显著区别。
现实概念中永远划分不完的量就是模拟量。
用有限的存储单元存储起来叫数字量。
功能差异
ADC 将连续的模拟信号（如声音、温度、电压）转换为离散的数字信号（二进制代码），以便数字系统（如微处理器）能够处理。例如，麦克风采集的声音信号通过ADC转换为数字信号后，才能被计算机存储或传输。
DAC 则执行相反的操作，将数字信号还原为模拟信号。例如，音乐播放器中的数字音频文件需通过DAC转换为模拟信号，才能驱动扬声器发出声音。
工作原理
ADC的工作流程
- 采样：以固定频率（奈奎斯特频率）捕捉模拟信号的瞬时值。
- 量化：将采样值映射到有限的离散电平（如8位ADC有256个量化电平）。
- 编码：将量化值转换为二进制代码（如PCM编码）。
DAC的工作流程
- 解码：将数字代码转换为对应的量化电平。
- 重建：通过插值或滤波（如零阶保持电路）生成连续的模拟信号。
关键参数对比
| 参数 | ADC关注点 | DAC关注点 |
| 分辨率 | 位数（如12位） | 位数（影响输出精度） |
| 采样率 | 必须满足奈奎斯特定理 | 需匹配输入数字信号速率 |
| 线性度 | 输入/输出转换的直线性 | 输出与数字输入的线性关系 |
| 建立时间 | 转换所需时间 | 输出稳定到目标值的时间 |
应用场景
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ADC的典型应用
- 传感器数据采集（温度、压力）
- 医疗设备（如ECG信号数字化）
- 通信系统（射频信号解调）
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DAC的典型应用
- 音频播放设备（如CD播放器）
- 视频显示（数字信号转RGB模拟信号）
- 工业控制（数字指令转模拟驱动电压）
技术挑战
- ADC的难点：高频采样时的抗混叠滤波设计、量化噪声抑制。
- DAC的难点：输出信号的平滑度（需避免阶梯波形）、时钟抖动的影响。
相互关系
在实际系统中，ADC和DAC常协同工作。例如，数字通信系统中：
- 发送端：语音→ADC→数字传输→DAC→还原语音。
- 闭环控制：传感器→ADC→处理器→DAC→执行器。
通过这种对比可以看出，两者虽互为逆过程，但在设计指标和应用场景上各有侧重。理解它们的差异有助于正确选择器件和优化系统设计。