ADC与DAC:两个世界的桥
约 10 分钟
数字世界的边境线
到这一讲,我们的王国里全是 0 和 1。可真实世界是连续的:声音是起伏的气压,温度是平滑变化的,话筒输出的电压有无穷多种取值。计算机想听、想说,必须在王国边境修两座海关:ADC 把模拟信号数字化,DAC 把数字变回模拟。
ADC:先拍照,再量身高
数字化分两步。采样:每隔固定时间测一次电压,像给连续波形「拍照」。奈奎斯特定律告诉我们:采样频率至少要达到信号最高频率的两倍,波形才还原得回来——音乐 CD 用 44.1 kHz 采样率,就是因为人耳上限约 20 kHz。量化:把每次测得的电压四舍五入到最近的刻度,8 位 ADC 有 256 个刻度,16 位有 65536 个,位数越多越细腻,文件也越大。
DAC:用梯子搭回连续
把数字变回电压,经典做法是电阻网络:每一位控制一组开关,权重按 1、2、4、8 排开,叠加出的电压正比于这个数字——本质上就是第一章「位置权重」的电气版。耳机里听到的音乐,就是 DAC 以每秒几万次的速度搭出来的电压阶梯。
常见误区:位数高不等于音质好——采样率、时钟抖动、模拟电路设计,每一环都能拖后腿。
练一练:一个 4 位 ADC 量程 0 到 3.2 V,输入电压 2.1 V 会被量化成数字几?(提示:共 16 个刻度)
小纸条
用「给波形拍照」解释采样,并说清采样率为什么要够高。
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