精确测量我们的模拟世界

您可能听说过“这是一个数字世界”的说法。问题是这个世界真的充满了热、光、声音、电压、运动和成千上万其他自然发生的信号，这些信号都是模拟的。如图所示，模拟信号是连续的信息流。数字信号是开或关，1或0的信号流，这就是为什么它也被称为二进制代码。

在计算机发展的早期，最大的争论之一是是使用模拟（因为世界已经是模拟的）还是数字工作。模拟计算机虽然今天仍在某些应用中使用，但没有数字计算机的速度和准确性。随着半导体的出现，数字计算机变得更快，更小，使用的功率更少，产生的热量比它们的电子管祖先少得多。

好的，今天我们有非常快的数字计算机，但我们仍然有一个充满模拟信号的世界，我们需要测量和分析。这就是数据转换器进入图片的地方。事实证明，有不同的方法可以实现将模拟信号转换为数字流的目标。如果您需要更快地捕获数据，有些方法会更好（一个很好的例子是蜂窝电话系统），其他方法适用于需要非常精确的情况（例如在机器人辅助手术中）;这两个挑战都不容易克服。然而，最棘手的挑战之一是混叠。

为了最好地解释混叠，我将带您回到当地科学博物馆我最喜欢的互动展览之一，该展览使用麻省理工学院的哈罗德·埃哲顿（Harold Edgerton）开创的方法，在缓慢的瀑布水流上照射频闪光。最酷的部分是能够控制频闪灯的速度。如果你把速度调整得恰到好处，看起来就像水滴悬在半空中，一点也不动。然而，水从未停止移动，它以同样的速度下降。这就是混叠。

这个简单的例子背后有很多数学，但别担心，我们不会经历它。关于混叠，需要了解的重要一点是它如何导致转换器无法区分以不同速度移动的两个模拟信号。当这种情况发生时，会产生错误的数据，并且依赖该数据的系统（可能是医疗保健设备或制造设备）会受到不利影响。消除混叠的最佳方法是在测量电路中添加特殊的滤波器。事实证明，所需强度的过滤器不容易制造。它们也往往占用电路板上的大量空间，并且会消耗大量功率.具有讽刺意味的是，这些滤波器也会将噪声引入系统（这违背了首先拥有它们的目的）。

为了解决混叠挑战，ADI公司开发了高分辨率（7134位）模数转换器AD24，具有极其稳定、几乎完全无噪声的内置滤波器，使该转换器无混叠！这不仅确保了客户最终产品的准确性，而且为他们节省了设计和测试自己的过滤器所需的时间。AD7134上的内置滤波器还将解决方案尺寸减小了70%。

高分辨率ADC与传统分立滤波器与节省空间和时间的AD7134的比较

审核编辑：郭婷