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信号采集不踩坑:先搞懂如何判断数字信号与模拟信号!

发布时间: 2026-01-08 09:16:53 浏览数:
一、什么是模拟信号?

信号是数据的电气表示。信号可以表示消息、图像、声音、测量值以及定义为一组值的任何其他内容。

模拟信号是根据某个时变参数连续无限变化的电压、电流或物理量。例如,无线电波、电视波或声波都是模拟信号的示例。简而言之,所有自然产生的信号都是模拟信号。

模拟信号的两种类型:

连续时间信号:任何连续的时间函数都被认为是连续时间信号。最常见的例子是正弦曲线。
离散时间信号:由相等时间增量(或样本)分隔的任何实数序列都被视为离散时间信号。一个常见的例子是数字音频信号,它代表一系列相等时间增量的瞬时振幅。


二、如何处理模拟信号?

模拟信号处理使用电子设备对连续的模拟信号进行放大、滤波和限幅等各种操作。它涉及连续时间处理,其中数量随时间连续变化。用于模拟信号处理的工具包括示波器、电源、函数发生器、信号发生器、射频模拟信号发生器和其他电子测试设备。

三、什么是数字信号?

数字信号是一种通过数字方式表示的信号,它是通过对模拟信号进行采样和量化得到的。与模拟信号不同,数字信号不是连续的,而是在数值和时间上离散的。这些信号用二进制数表示,由不同的电压值组成。

采样是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号,量化是将采样后的信号转换为一系列数字代码。这些数字代码可以被计算机和其他数字设备处理和传输。



数字信号就是只有有限种信息状态的信号。例如现在最基本的010101的信号,只有0和1两种状态的组合。

四、数字信号的优点是什么?

数字信号的优点是可以被精确地处理和传输,因为它们是由一系列数字代码组成的。数字信号还可以通过数字信号处理技术进行滤波、增强和压缩,这些技术可以提高信号的质量和效率。
采用数字信号,物理量表达的信息可能有很多种:
  • 可变电流和电压
  • 电磁场的相位或极化
  • 声压
  • 磁存储介质的磁化
数字信号用于所有的数字电子设备中,包括计算设备和数据传输设备。在电压与时间的关系图中,数字信号通常为0或VCC(如1.8V、3.3V或5V)两值之一。

五、为什么要进行模拟信号转换成数字信号?

因为现在数字技术的普及,集成电路的发展,从观念上颠覆了传统的测控技术,传统的模拟信号可测,但可控性较差,随着电子技术的发展,高性能的控制核心的出现,使得信号的能控型大大增强,并且可以完成很人性化的人机交互功能。但是现实中的几乎所有被测数据都是模拟量,那么,要想让控制核心读懂这些数据,就必须先将其数字化。所以一个好的测量前端,也可以说就是传感器成为了测控技术的关键,将模拟信号完整地采集到,再精确地转换为数字信号就显得尤为重要,所以现在很多芯片制造商大力推广他们的A/D或者D/A转换技术及产品。


六、模拟信号和数字信号之间是如何转换的?

模拟信号转换成数字信号,首先通过ADC将模拟信号进行采样,即将连续的模拟信号按照一定的频率进行离散化,得到一系列的模拟采样值。然后将模拟采样值通过量化处理,转换成对应的数字信号,即根据一定的量化规则,将模拟采样值映射到一系列离散的数字量级上。

数字信号转换成模拟信号,首先通过DAC将数字信号进行反量化,即将数字信号的离散量级映射回模拟信号的值。然后通过重构滤波器将反量化后的数字信号进行平滑处理,得到模拟信号。最后,通过模拟电路对模拟信号进行放大、滤波等处理,使之符合要求。

需要注意的是,模拟信号转换成数字信号和数字信号转换成模拟信号都会引入一定的误差,即量化误差重构误差。因此,在进行模拟信号与数字信号之间的转换时,要选择合适的采样频率、 量化精度和重构滤波器等参数,以保证转换的精度和准确性。