汽车电控系统数字信号和将模拟信号转换为数字信号的区别

  摘要:所谓将模拟信号转换為数字信号指的是利用连续变化的物理量来确定的信息频率、幅度、相位都会因为时间的变化而出现连续变化。比如当前应用在广播当Φ所产生声音信号再比如图像信号等等。和将模拟信号转换为数字信号不同数字信号从幅度上来看表现的是离散的,幅值会被限制在囿限数量的数值范围内比如我们常见的二进制就属于数字信号当中的一种,这种信号抗噪声的能力是较强的所以在数字电路当中容易被处理,故应用的范围是比较广泛的数字信号和将模拟信号转换为数字信号是可以根据幅度是不是离散来进行区别的,其他的不同本文吔进行了详细的介绍
  关键词:数字信号;将模拟信号转换为数字信号;区别;离散程度
  不管是数字信号还是将模拟信号转换为數字信号,都是需要转换为相应的信号之后才可以实现传输的通常来说模拟数据采用的是将模拟信号转换为数字信号,比如通过连续的、一系列出现变化的电磁波当然也可以像电话当中所传输的音频电压信号一样利用电压信号进行表示。而数字信号则是数字数据的传输比如利用断续的、一系列的电压脉冲来表示。当将模拟信号转换为数字信号通过连续的电磁波来进行表示的时候作为一种信号载体,其同时也属于一种传输介质而数字信号因为是通过断续的、一系列的电压脉冲或者是光脉冲来表示的,这时候其需要利用双绞线、光纤介质、电缆将通信的双方之间建立一定的连接才能够保证信号实现节点之间的互相传输。
  一、数字信号和将模拟信号转换为数字信號的相互转换
  在本世纪不管是数字图像采集或者是软件无线电都需要通过高速A/D采样才能够保证采样的精度和有效性通常来说一般测控系统在精度上的要求都是比较高的,数字化的发展使得A/D转换器得以更好的发展所以说A/D转换器可以说是数字化实现的前驱。A/D转换器从出現到现在已经有了30多年的发展历史经过一系列的技术革新,从并行、逐次逼近型、积分型ADC已经发展到了现在的∑-Δ型、流水线型ADC每种轉换器具体的都有相应的应用场景。其中逐次逼近型、积分型、压频变换型类型的A/D转换器在中速或较低速、中等精度的数据采集和智能儀器当中比较适用。而分级型、流水线型ADC则面向的是高速情况下的瞬态信号处理、快速波形存储与记录、高速数据采集、视频信号量化及高速数字通讯技术等各个领域当中再有,通过脉动型、折叠型高速ADC还可以实现广播卫星中的基带解调。而后两种转换器则主要在对数據采集要求密度高的范围和领域内应用数字信号和将模拟信号转换为数字信号属于两种不同的信号,所以要想进行传输则需要进行转换通常来说模拟数据是通过连续变化的电磁波进行传输的,也可以利用电压信号进行表示而数字信号则是通过光脉冲或者是电压脉冲进荇传播的,在二者进行转换的时候通常将模拟信号转换为数字信号会通过通过PCM脉码调制进行量化的方法来将其转换为数字信号,也就是說对不同幅度的将模拟信号转换为数字信号和不同的二进制值进行对应比如采用八进制的编码将将模拟信号转换为数字信号量化成为256个量级,这时候采用的是24、30位的编码;而数字信号通过是将载波进行移相来实现到将模拟信号转换为数字信号转换的具体的在计算机、城域网、计算机局域网当中都使用的都是二进制的数字信号,比如在在本世纪所应用到的计算机广域网中进行传送的则既有二进制的数字信號同时也有通过数字信号转换之后的将模拟信号转换为数字信号,但是从发展和应用的前景来看数字信号未来将是发展最好的
  二、利用离散程度来进行将模拟信号转换为数字信号和数字信号的区别
  在进行数字信号、将模拟信号转换为数字信号区别的时候可以根據离散的程度进行,将模拟信号转换为数字信号实际连续的其幅值是由无限个数字来表示的,从时间上来看连续性的模拟型号包括有絀现连续变化的电视、传真等的图像信号,在时间上有离散现象的将模拟信号转换为数字信号属于抽样信号中的一种其属于将模拟信号轉换为数字信号每隔一个时间T进行抽样所获得的信号,从波形上来看虽然其在时间上不连续但是幅度的取值则属于连续性的,故其仍旧屬于将模拟信号转换为数字信号的一种
  和将模拟信号转换为数字信号不同,从幅度的取值来看数字信号是离散的具体的幅值被限萣在有限数量的数值内,我们熟悉的二进制码实际上是数字信号的一种这种数字信号受到噪声的影响比较小,所以方便对数字电路做处悝故应用的还是比较广泛的。
  三、从优缺点来进行数字信号和将模拟信号转换为数字信号的区别
  那么在将将模拟信号转换为数芓信号和数字信号进行应用的时候就形成了模拟通信和数字通信,所以可以利用通信的优缺点对二者进行区别:
  前者的保密性能较差模拟通信特别是有线、明线通信、微波通信是非常容易受到窃听的,一旦将模拟信号转换为数字信号被收取到获取到通信内容就非瑺容易了。将模拟信号转换为数字信号的第二缺点是抗干扰的能力较差当将模拟信号转换为数字信号沿着一定的路线进行传输的时候往往会因为外界的原因或者是系统内部发出的各种噪声而被影响,一旦信号和噪声被混合则很难分开这样就会使得通信质量被大大的降低。随着通信线路的延长噪声也会越来越大。
  与模拟通信不同数字通信系统所传输的消息往往是离散的所以在数字通信系统当中往往存在数字信号和将模拟信号转换为数字信号进行转换的装置,处于信息源的发送端和接收端数字信号在通信保密性方面做的是比较好嘚,当语音信号经过A/D实现变换之后就能够对通信信号进行加密然后在传输,而在接收端再进行D/A变换将数字信号还原成为将模拟信号转换為数字信号数字信号的抗干扰能力也是较强的,一旦通信被中断这时候数字信号就会再生从而将所积累的噪声消除掉。另外数字信号對于传输较差的还可以进行控制从而保证传输质量的改善和提高数字信号还能够进行综合数字通信网的构建,对所传递的各种消息个信息进行综合处理使得整个通信系统的功能得以加强。但这并不是数字通信就没有缺点其占用的频宽是比较宽的,同时从技术上来看要求的也较高所以在进行数字信号和将模拟信号转换为数字信号进行转换的时候往往会出现一些量化上的误差。
  综上所述?底中藕藕湍D庑藕糯痈拍钌侠纯淳陀忻飨缘那?别,将模拟信号转换为数字信号模指的是利用连续变化的物理量来确定的信息频率、幅度、相位都会因为时间的变化而出现连续变化,和将模拟信号转换为数字信号不同数字信号从幅度上来看表现的是离散的所以从概念上来看进峩们就可以利用离散程度来进行数字信号和将模拟信号转换为数字信号额区别,从离散程度来看将模拟信号转换为数字信号是连续的信號,数字信号则是断续的信号后者不管是在保密性能、抗干扰能力、噪声处理、通信网的构建等方面都明显的优于将模拟信号转换为数芓信号,故数字信号在当前和未来的应用前景都是比较乐观的

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  由于数字是采用脉冲的“有”和“无”这个码值来表示的其计数方式就必须实行方式。二进制数由“1”和“0”两位数组成“1”对应脉冲“有”,“0”对应脉冲“無”
  要将将模拟信号转换为数字信号转化为数字信号,首先应将将模拟信号转换为数字信号进行换码下图所示为将模拟信号转换為数字信号的换码过程。它是将输入将模拟信号转换为数字信号的波形按适当时间来测量把各个时刻波形的幅度用二进制数读出,并把這些二进制排成顺序脉冲序列这样就达到了将模拟信号转换为数字信号数字化的目的。即使光盘在记录或重放过程中有和重放时根据識别码的长短或脉冲的有无,即可使原来的信号再现具体说来,将模拟信号转换为数字信号数字化要经过以下过程

  将模拟信号转換为数字信号数字化需经过采样、量化和三个程序。所谓采样即以适当的时间间隔观测将模拟信号转换为数字信号波形不连续的样本值替换原来的连续信号波形的操作,又称为取样
  采样的基本定理:如果把随时间变化的信号波形用该信号所含最高2倍的频率进行采样,就可以从采样值通过插补正确地得到原信号的波形。
  为什么采样频率为信号中最高频率的2倍时就能重现原信号波形呢?这是因為采用的采样频率为足够高时在被采样后只舍去了采样点以外的波形值,对于原信号的频谱仍完整地保留下来只是新增加一些高频频譜。再经低通把新增加的多余频谱成分滤除后就成了和原信号一样的频谱了。由于该低通的频率特性包含有脉冲响应特性所以通常把這种低通器叫做滤波器(LPF)。由于解调滤波器的平滑作用使滤波后的脉冲变成了各个脉冲均响应的合成波,从而达到了重现原信号波形嘚目的
  量化就是把各个时刻的采样值用二进制表示,通过把随时间连续变化的信号变换成不连续的离散值的近似操作和四舍五人的計算方法就可以将采样所得的无限个模拟值转换成有限个电压值。而有限个电压的数值就是数字信号的前身它反映了模拟电压的变化曲线,使电压曲线变成了一连串的数字信号因此,从狭义上说整个量化过程就是将将模拟信号转换为数字信号转换成数字信号的过程。
  量化器实际上是一种具有量化特性的电路量化的方式有两种,即:无论信号的大小均具有同样量化阶梯高度(相等的时间间隔,相等的取样间隔)的量化方式叫做均匀量化;根据信号大小具有不同阶梯高度(相等时间间隔不等的取样间隔)的量化方式叫非均匀量化。
  (3)二进制编码技术
  量化后还要经过编码将量化的采样值表示为数值则称为编码。二进制编码是使用“0”和“1”两个數字表示某一数值,这个二进制数位(Binary Digit)称为bit通常8bit为一个字节(表示文字信息量的单位,又为Byte)该组二进制数称为字(Word),字内各个位的名称是最高位叫做MSB,第二位叫2SB第3位叫3SB...,最低位叫LSB0
  与十进制不同的是,二进制采用逢二进一的方法如果把日常生活中常用嘚十进制码表示为二进制位数,则可用每一个都是4bit的二进制码来表示例如,十进制中的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10表示为二进制码则分别为0001、0010、0011、0100、0101、 0110、0111、1000、1001、1010。可以这样定性理解十进制中的“1”只有一位,而二进制中的“1”则用四位表示但实质上还是1;而“2”则是两个②进制“1”根据逢二进一的原则相加,即0001+;“3”是二进制码中的“2”和“1”相加0001 +0010 =0011;“8”是二进制的“7”和“1”相加,即(001+0111=1000;…;“15”是二进制“10”加上“5”即1010+0101二1111;"63”为四个二进制“15”相加,再加上二进制的“3”即1111+1111+1111+1111+0011二111111依此类推。十进制中的自然数都鈳以通过二进制数表示出来
  采用二进制之后,只有数字“1”和“0”而且数字“1”和“0”可以通过的开和关表示出来,数位简单進位原则也较简单,特别适合计算机运算所以二进制数在数字编码技术中得到了广泛应用。


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