什么是数字信号和模拟信号,区分模拟信号与数字信号的方法
什么是数字信号和模拟信号
作者: 电子产品设计方案
2020-05-18 16:42:08
[ 闻蜂导读 ] 数字信号只有“0”和“1”两种状态,摸拟信号则可以是任意数值状态 数字信号是数字化的,在计算机系统中,CPU只认识“0”和“1”两个数字,所以数字信号需要由“0”和“1”构成的二制数来表示。而摸拟信号则是连续变化的物理量,它的频率、幅度、相位都可以随着时间连续的变化。

什么是数字信号?什么是模拟信号?它们区别是什么?

数字信号

数字信号只有“0”和“1”,我们把“0”对应为低电平,把“1”对应为高电平。大家都听过集成电路是由大规模的晶体管组成的吧?这种晶体管组成的逻辑就是TTL(Transistor-Transistor Logic)了。在这种处理数字信号的电路中,需要定好一个规则:>2.4V为高电平(H);<0.4V为低电平(L)。规则定好后,通讯和数据的的处理,我们只认高电平(H)=1和低电平(L)=0了。

一个高电平(H)代表“1”,一个低电平(L)代表“0”,两个高电平(H)代表“11”,两个低电平(L)代表“00”,如此类推。因为这个高电平或者低电平的宽度不是固定的,可以长,也可以短,一个连续的高电平,是区分不出是一个“1”,还是多个“1”的。所以还需要引入时钟同步信号。时钟信号由固定宽度的高低电平形成,在时钟信号的电平由高变为低时,如果数字信号是高,那就是“1”了,反之则为“0”。由此可见数据传速和处理的速度由时钟信号的频率决定的,这就是我们平常所说的CPU主频了,频率越高,处理速度就越快了。

什么是数字信号?什么是模拟信号?它们区别是什么?

所以数字信号是:在取值上是离散的、不连续的信号

摸拟信号

摸拟信号它是一个连续变化的物理量,比如温度、电流、电压、压力等这些信号,它可以很小,也可以很大,它的数值是无限的。

在现实现生活中的各种物理量,就像我们说话的声音,其实它就是一个摸拟的信号。摸拟信号有着精确的分辨率,信号处理也简单,可以直接通过三极管或者运放来进行放大处理。但摸拟信号很容易受到干扰,受干扰后的摸拟信号就难以还原了,所以我们一般都会将输入的摸拟量信号进行数字化,再进行计算机处理和传输。

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摸拟信号与数字信号的转换

摸拟信号转化为数字信号需要进行采样和量化两个过程。把采样到的摸拟信号值根据一定的规则是把它量化为一个固定的数值。

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再举一个简单的例子:把0~5V的电压传化为数字信号

首先我们要定好规则:数值0代表0V电压,数值1023代表5V电压,为什么是1023代表5V呢?这就是量化的精度了,我们也可以定2047=5V,这样精度就更高。

这样就得到:0.0049V=1;0.0098V=2;0.0147V=3;如此类推。

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同理,数字信号也是可以转换为摸拟信号的,只是过程相反,比如,数字MP3的歌曲经过数字解码后,最后也得转换为摸拟信号才可以通过扬声器发美妙的声音。例如LED的调光,也是一个数字信号转换为摸拟信号经典实例,通过不同占空比的PWM数字信号去控制RGB LED的颜色比例,就可以得到“无限”等级的亮度和颜色了。当然这里所说的“无限”也是有一定的精度限制的。

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