原创 非常见问题: 数字信号处理不是万能的

非常见问题...

"来自ADI公司电话记录中奇怪但真实的故事" is published monthly in EDN and Design News.   数字信号处理不是万能的(或者说，是什么让模拟工程师感到可笑?)

问题：为何在数字信号处理系统价格如此低廉而且功能如此强大时，仍推荐模拟信号处理?

回答： 因为有些时候模拟信号处理价格甚至更为低廉，而且可以完成数字信号处理不能完成的功能。模拟信号处理电路的销量可以证明这种说法。

伦敦南肯辛顿（South Kensington)科学博物馆建于维多利亚女王统治时期。尽管它运行良好而且很值得参观，但它很少因为其滑稽而闻??名。最近我参观了他们的计算机科学展区，??不过，我大声狂笑不止，差点因这种妨碍治安的行为而被拘禁。引起我失态的原因是??一个标有“淘汰的模拟计算技术”的玻璃橱窗，在其陈列物之中，放有一个AD534模拟乘法器。美国模拟器件公司（ADI）生产此器件已经有30多年历史了，而且它的销售收入持续稳定。

事实上还有大量的模拟信号处理明显优于数字信号处理的应用场合。数字乘法器虽然简单易用而且价格低廉，但是如果原始数据和所需要的输出均为模拟形式，那么完成从模拟信号向数字信号转换所需要的模数转换器(ADC) 和数模转换器(DAC)的成本及其复杂?程度通常会超过模拟乘法器的成本与复杂程度。另外，数字传输延时对于高速系统来说也太长。

此外，在ADC之前处理模拟信号可能更为有效，即便是需要数字数据时也是如此。一个典型案例是交流功率测量。如果被测信号是一种简单的50 Hz或60 Hz正弦波而且其负载为阻性负载，那么这种测量就很简单。但是如果被测信号比较复杂，负载为电抗性负??载，或工作频率较高，那么必须对负载上的电压和电流进行过采样来测定其有效功率，从而增加了对数据转换器（ADC和DAC）和数字信号处理器的要求。一个由负载中的电压和电流驱动的模拟乘法器，其输出与瞬时功率成比例，如果对它进行积分和采样可能会很慢。

即便我们只对复杂波形的均方根值（RMS）电压感兴趣，模拟RMS以几吉赫（GHz）工作频率计算——比过采样数字信号处理系统快100倍。

当然，ADC最高分辨率的动态范围低于模拟对数放大器20或30 dB。因此仍有许多其它的模拟信号处理在成本和性能方面明显超越数字信号处理的应用案例。

特约作者James Bryant自1982年起，担任Analog Devices公司欧洲区的应用经理。他拥有利兹大学的物理学学位和哲学学位，并且是C.Eng.（注册工程师）、Eur.Eng.、MIEE（电机工程师协会会员） 以及FBIS（对外广播新闻处）会员。除了钟情于工程之外，他还是一位业余无线电爱好者，他的呼叫代号是G4CLF。

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Analog Computation in the Digital Age (pdf, 1,261,568 bytes)