當(dāng)前位置:首頁(yè) > 技術(shù)學(xué)院 > 基礎(chǔ)知識(shí)科普站
[導(dǎo)讀]模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)需要經(jīng)過(guò)信號(hào)的采樣、信號(hào)的保持、信號(hào)的量化與信號(hào)的編碼四個(gè)基本步驟。

模擬信號(hào)數(shù)字化

模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)需要經(jīng)過(guò)信號(hào)的采樣、信號(hào)的保持、信號(hào)的量化與信號(hào)的編碼四個(gè)基本步驟。

采樣是對(duì)連續(xù)信號(hào)在時(shí)間上進(jìn)行離散,即按照特定的時(shí)間間隔在原始的模擬信號(hào)上逐點(diǎn)采集瞬時(shí)值。從效果來(lái)看,采樣頻率越高,所得的離散信號(hào)就越接近原始的模擬信號(hào),但采樣頻率過(guò)高則對(duì)實(shí)際電路的要求就更高,也會(huì)給帶來(lái)大量的計(jì)算與存儲(chǔ)。

采樣頻率過(guò)低會(huì)導(dǎo)致信息丟失,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致信息失真,無(wú)法使用。采取其瞬時(shí)值后要在原位置保持一段時(shí)間,這樣形成的鋸齒型波信號(hào)提供給后續(xù)信號(hào)量化。對(duì)采集得到的離散信號(hào)進(jìn)行量化是將特定幅度的信號(hào)轉(zhuǎn)化為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最小單位的整數(shù)倍,這個(gè)最小單位也被稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的量化單位。每個(gè)采樣值代表一次采樣所獲得模擬信號(hào)的瞬時(shí)幅度。通常量化單位都是2的倍數(shù),量化位數(shù)越多,量化誤差就越小,量化得到的結(jié)果就越好。在實(shí)際的量化過(guò)程由于需要近似處理,因此一定存在量化誤差,這種誤差在最后數(shù)模轉(zhuǎn)換時(shí)又會(huì)再現(xiàn),通常稱這種誤差為量化噪聲。通??梢酝ㄟ^(guò)增加量化位數(shù)來(lái)降低這種量化誤差,但當(dāng)信號(hào)幅度降低到一定值后,量化噪聲與原始模擬信號(hào)之間的相關(guān)性就更加明顯。對(duì)量化后的離散信號(hào)進(jìn)行編碼是模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的最后環(huán)節(jié),常見(jiàn)的采用并行比較型路和逐次逼近型電路實(shí)現(xiàn),通過(guò)借助一定的電路,可以將量化后的離散信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。

信號(hào)優(yōu)缺點(diǎn)

模擬信號(hào)的主要優(yōu)點(diǎn)是其精確的分辨率,在理想情況下,它具有無(wú)窮大的分辨率。與數(shù)字信號(hào)相比,模擬信號(hào)的信息密度更高。由于不存在量化誤差,它可以對(duì)自然界物理量的真實(shí)值進(jìn)行盡可能逼近的描述。模擬信號(hào)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,當(dāng)達(dá)到相同的效果,模擬信號(hào)處理比數(shù)字信號(hào)處理更簡(jiǎn)單。模擬信號(hào)的處理可以直接通過(guò)模擬電路組件(例如運(yùn)算放大器等)實(shí)現(xiàn),而數(shù)字信號(hào)處理往往涉及復(fù)雜的算法,甚至需要專門的數(shù)字信號(hào)處理器。

模擬信號(hào)的主要缺點(diǎn)是它總是受到雜訊(信號(hào)中不希望得到的隨機(jī)變化值)的影響。信號(hào)被多次復(fù)制,或進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸之后,這些隨機(jī)噪聲的影響可能會(huì)變得十分顯著。在電學(xué)里,使用接地屏蔽(shield)、線路良好接觸、使用同軸電纜或雙絞線,可以在一定程度上緩解這些負(fù)面效應(yīng)。噪聲效應(yīng)會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生有損。有損后的模擬信號(hào)幾乎不可能再次被還原,因?yàn)閷?duì)所需信號(hào)的放大會(huì)同時(shí)對(duì)噪聲信號(hào)進(jìn)行放大。如果噪聲頻率與所需信號(hào)的頻率差距較大,可以通過(guò)引入電子濾波器,過(guò)濾掉特定頻率的噪聲,但是這一方案只能盡可能地降低噪聲的影響。因此,在噪聲在作用下,雖然模擬信號(hào)理論上具有無(wú)窮分辨率,但并不一定比數(shù)字信號(hào)更加精確。盡管數(shù)字信號(hào)處理算法相對(duì)復(fù)雜,但是現(xiàn)有的數(shù)字信號(hào)處理器可以快速地完成這一任務(wù)。另外,計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)的逐漸普及,使得數(shù)字信號(hào)的傳播、處理都變得更加方便。諸如照相機(jī)等設(shè)備都逐漸實(shí)現(xiàn)數(shù)字化,盡管它們最初必須以模擬信號(hào)的形式接收真實(shí)物理量的信息,最后都會(huì)通過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),以方便計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,或通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開(kāi)發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來(lái)越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來(lái)越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開(kāi)幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語(yǔ)權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉