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常見問題:數(shù)字信號處理不是萬能的

作者: 時間:2015-10-22 來源:網(wǎng)絡 收藏

  非常見問題..."來自ADI公司電話記錄中奇怪但真實的故事"

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/281681.htm

  不是萬能的(或者說,是什么讓模擬工程師感到可笑?)

  問題:為何在系統(tǒng)價格如此低廉而且功能如此強大時,仍推薦模擬信號處理?

  回答: 因為有些時候模擬信號處理價格甚至更為低廉,而且可以完成不能完成的功能。模擬信號處理電路的銷量可以證明這種說法。

  倫敦南肯辛頓(South Kensington)科學博物館建于維多利亞女王統(tǒng)治時期。盡管它運行良好而且很值得參觀,但它很少因為其滑稽而聞名。最近我參觀了他們的計算機科學展區(qū),不過,我大聲狂笑不止,差點因這種妨礙治安的行為而被拘禁。引起我失態(tài)的原因是一個標有“淘汰的模擬計算技術(shù)”的玻璃櫥窗,在其陳列物之中,放有一個AD534模擬乘法器。美國模擬器件公司(ADI)生產(chǎn)此器件已經(jīng)有30多年歷史了,而且它的銷售收入持續(xù)穩(wěn)定。

  事實上還有大量的模擬信號處理明顯優(yōu)于數(shù)字信號處理的應用場合。數(shù)字乘法器雖然簡單易用而且價格低廉,但是如果原始數(shù)據(jù)和所需要的輸出均為模擬形式,那么完成從模擬信號向數(shù)字信號轉(zhuǎn)換所需要的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的成本及其復雜程度通常會超過模擬乘法器的成本與復雜程度。另外,數(shù)字傳輸延時對于高速系統(tǒng)來說也太長。

  此外,在ADC之前處理模擬信號可能更為有效,即便是需要數(shù)字數(shù)據(jù)時也是如此。一個典型案例是交流功率測量。如果被測信號是一種簡單的50 Hz或60 Hz正弦波而且其負載為阻性負載,那么這種測量就很簡單。但是如果被測信號比較復雜,負載為電抗性負載,或工作頻率較高,那么必須對負載上的電壓和電流進行過采樣來測定其有效功率,從而增加了對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器(ADC和DAC)和數(shù)字信號處理器的要求。一個由負載中的電壓和電流驅(qū)動的模擬乘法器,其輸出與瞬時功率成比例,如果對它進行積分和采樣可能會很慢。

  即便我們只對復雜波形的均方根值(RMS)電壓感興趣,模擬RMS以幾吉赫(GHz)工作頻率計算——比過采樣數(shù)字信號處理系統(tǒng)快100倍。

  當然,ADC最高分辨率的動態(tài)范圍低于模擬對數(shù)放大器20或30 dB。因此仍有許多其它的模擬信號處理在成本和性能方面明顯超越數(shù)字信號處理的應用案例。



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