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[牛人杂谈]

模拟数字转换

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17.1 概述

什么是模拟信号?
主要是与离散的数字信号相对的连续的信号。模拟信号分布于自然界的各个角落,如每天温度的变化,而数字信号是人为的抽象出来的在时间上不连续的信号。电学上的模拟信号是主要是指幅度和相位都连续的电信号,此信号可以被模拟电路进行各种运算,如放大,相加,相乘等。   
模拟信号是指用连续变化的物理量表示的信息,其信号的幅度,或频率,或相位随时间作连续变化,如目前广播的声音信号,或图像信号等。
常见的模拟信号有正弦波、调幅波、阻尼震荡波、指数衰减波,如图17.1-1

沙发
mintspring|  楼主 | 2017-2-22 19:12 | 只看该作者
什么是数字信号?
数字信号指幅度的取值是离散的,幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小,易于有数字电路进行处理,所以得到了广泛的应用,特点如下:

① 抗干扰能力强、无噪声积累
在模拟通信中,为了提高信噪比,需要在信号传输过程中及时对衰减的传输信号进行放大,信号在传输过程中不可避免地叠加上的噪声也被同时放大。随着传输距离的增加,噪声累积越来越多,以致使传输质量严重恶化。   
对于数字通信,由于数字信号的幅值为有限个离散值(通常取两个幅值),在传输过程中虽然也受到噪声的干扰,但当信噪比恶化到一定程度时,即在适当的距离采用判决再生的方法,再生成没有噪声干扰的和原发送端一样的数字信号,所以可实现长距离高质量的传输。
② 便于加密处理
  信息传输的安全性和保密性越来越重要,数字通信的加密处理的比模拟通信容易得多,以话音信号为例,经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密、解密处理。
③ 便于存储、处理和交换
  数字通信的信号形式和计算机所用信号一致,都是二进制代码,因此便于与计算机联网,也便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换,可使通信网的管理、维护实现自动化、智能化。
④ 设备便于集成化、微型
  数字通信采用时分多路复用,不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路,可用大规模和超大规模集成电路实现,因此体积小、功耗低。
⑤ 便于构成综合数字网和综合业务数字网
  采用数字传输方式,可以通过程控数字交换设备进行数字交换,以实现传输和交换的综合。另外,电话业务和各种非话业务都可以实现数字化,构成综合业务数字网。
⑥ 占用信道频带较宽
一路模拟电话的频带为4kHz带宽,一路数字电话约占64kHz,这是模拟通信目前仍有生命力的主要原因。随着宽频带信道(光缆、数字微波)的大量利用(一对光缆可开通几千路电话)以及数字信号处理技术的发展(可将一路数字电话的数码率由64kb/s压缩到32kb/s甚至更低的数码率),数字电话的带宽问题已不是主要问题了。   
以上介绍可知,数字通信具有很多优点,所以各国都在积极发展数字通信。近年来,我国数字通信得到迅速发展,正朝着高速化、智能化、宽带化和综合化方向迈进。
    常用的数字信号编码有不归零(NRZ)编码、曼彻斯特(Manchester)编码和差分曼彻斯特(Differential Manchester)编码,如图17.1-2


图17.1-2 几种常见的数字信号

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板凳
mintspring|  楼主 | 2017-2-22 19:13 | 只看该作者
模拟信号与数字信号的区别
    不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输:模拟数据(模拟量)一般采用模拟信号(Analog Signal),例如用一系列连续变化的电磁波(无线电与电视广播中的电磁波),或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示;数字数据(数字量)则采用数字信号(Digital Signal),例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1,用恒定的负电压表示二进制数0),或光脉冲来表示。 当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时,电磁波本身既是信号载体,同时作为传输介质;而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时,它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。 当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时,一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来,才能将信号从一个节点传到另一个节点。

模拟信号与数字信号之间的相互转换
   模拟信号和数字信号之间可以相互转换:模拟信号一般通过PCM脉码调制(Pulse Code Modulation)方法量化为数字信号,即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值,例如采用8位编码可将模拟信号量化为2^8=256个量级,实用中常采取24位或30位编码;数字信号一般通过对载波进行移相(Phase Shift)的方法转换为模拟信号。 计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号,目前在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号,也有由数字信号转换而得的模拟信号。但是更具应用发展前景的是数字信号。

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地板
mintspring|  楼主 | 2017-2-22 19:19 | 只看该作者
书籍下载地址(复制到下载工具进行下载):



http://files.cnblogs.com/wenziqi/ARMCortex-M0原理与应用实践.part1.rar



http://files.cnblogs.com/wenziqi/ARMCortex-M0原理与应用实践.part2.rar

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734774645| | 2017-2-22 20:31 | 只看该作者
模拟信号变数字信号,会降低信息量,数字信号变模拟信号,会降低抗干扰能力。

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稳稳の幸福| | 2017-2-22 20:43 | 只看该作者
数字信号才能存储,模拟信号目前没法存,当年磁带机的时候可以。

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yiyigirl2014| | 2017-2-22 21:48 | 只看该作者
这个不做过多研究,只知道能用ADC和DAC操作就行了。

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643757107| | 2017-2-25 17:30 | 只看该作者
数字信号的编码形式可以让数据更加保密。

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dongnanxibei| | 2017-2-25 21:31 | 只看该作者
二进制码受噪声的影响小,易于有数字电路进行处理

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