《数字量与模拟量的》课件

数字量与模拟量数字量和模拟量是信号处理中两种基本类型数字量用离散的数字表示，模拟量用连续的数值表示by定义数字量模拟量数字量用离散的数值表示，可以是有限个值，也可以是无限个值模拟量用连续的数值表示，可以取无限多个值，并且在两个相邻值之间可以取任意值数字量的特点离散性精确性数字量只能取有限个值，通常是和这意味着数字量是离散的数字量可以被精确地表示，并且可以进行精确的计算和比较这在01，而不是连续的很多应用中非常重要，例如计算机科学和控制系统抗干扰性可存储性数字量对噪声和干扰具有很强的抵抗力，这使得数字电路能够在恶数字量可以很容易地存储和传输，这使得数字信息能够被有效地管劣的环境中可靠地工作理和处理数字量的表达二进制十进制其他进制数字量通常用二进制表示，由和组二进制可以转换为十进制，方便理解和使除了二进制和十进制，还有八进制和十六01成，表示信号的两种状态，例如开关的开用，十进制使用的数字表示进制，它们是二进制的简化表示形式0-9和关数字量的优缺点精确性抗干扰能力强易于存储和处理易于编码和解码数字量表示信息时，精度高，数字信号在传输过程中不易受数字信号可通过计算机高效地数字信号可以进行灵活的编码误差小，有利于数据处理和分到噪声干扰，保持数据完整性存储、处理和传输，方便信息和解码，便于加密和解密，保析和可靠性管理障数据安全模拟量的特点连续性可测量性12模拟量在一定范围内可以取连续的值，没有间断模拟量可以用仪表或传感器直接测量，得到一个连续的数值易受干扰精度有限34模拟信号在传输过程中容易受到外界噪声的干扰，导致信号模拟量测量和处理的精度受到仪器和环境的影响，难以达到失真绝对精确模拟量的表达波形连续性

1.

2.12模拟量通常用波形图表示，比模拟量可以取任意值，在一定如电压、电流随时间变化的曲范围内连续变化，没有量化误线差精度单位

3.

4.34模拟量的精度取决于测量仪器模拟量通常使用物理单位，比的精度，理论上可以无限精确如伏特、安培、摄氏度等模拟量的优缺点优点缺点模拟量具有丰富的表达能力，可模拟量容易受到噪声干扰，精度以表示各种连续变化的物理量难以保证，传输过程中容易衰减模拟信号处理技术成熟，应用广，不便于存储和处理泛数字量和模拟量的对比11离散连续数字量以离散的方式表示模拟量以连续的方式表示0∞精度精度精度受量化级影响精度受测量仪器影响数字电路和模拟电路数字电路和模拟电路是电子电路的两大类别，它们在构建和应用方面存在显著差异数字电路处理离散的数字信号，而模拟电路处理连续的模拟信号数字电路的构成集成电路逻辑门电路板设计软件集成电路是数字电路的核心，逻辑门是数字电路的基本单元电路板是数字电路的载体，将设计软件用于设计数字电路，将大量晶体管和其他电子元件，执行逻辑运算，如与门、或集成电路、逻辑门和各种连接提供功能仿真、电路布局、布集成在单一芯片上，实现复杂门、非门等器件连接在一起，形成完整的线等功能，确保电路的正确性的功能电路系统和高效性数字电路的运算逻辑运算数字电路通过逻辑门执行基本的逻辑运算，例如、、等AND ORNOT算术运算数字电路可以进行加、减、乘、除等算术运算，通常使用加法器、减法器、乘法器和除法器实现比较运算数字电路可以比较两个数字的大小关系，例如大于、小于、等于等移位运算数字电路可以将数字向左或向右移位，实现位运算和数据处理数字电路的编码二进制编码编码编码格雷码ASCII BCD数字电路通常使用二进制编码编码是常用的字符编码编码将十进制数字转换为格雷码是一种二进制编码，相ASCII BCD表示数据，使用和来表标准，将每个字符映射到一个二进制表示，每个十进制数字邻的两个数字仅有一位不同，01示数字、字母和其他符号唯一的数字使用位二进制数避免了数字转换过程中的误差4模拟电路的构成基础元件运算放大器电阻器、电容器、电感器、二极管等运算放大器是一种高增益、低输入电流的放大器这些元件是模拟电路的基本组成部分，它们可以对模拟信号进行它可以用于模拟电路的信号放大、信号运算、滤波、振荡等处理运算放大器的应用运算放大器是模拟电路中最常用的器件之一，它可以用来构建各种放大电路、滤波电路、振荡电路、比较电路、信号处理电路等运算放大器可以用在各种应用中，例如音频放大器、视频放大器、仪器仪表、医疗设备、控制系统等原理ADC采样1将连续的模拟信号转换为离散的采样值量化2将采样值映射到有限的离散数值编码3将量化后的数值转换成二进制代码将模拟信号转换为数字信号，主要分为三个步骤采样、量化和编码采样将模拟信号转换为离散的采样值，量化将采样值映射到有ADC限的离散数值，编码将量化后的数值转换成二进制代码的性能指标ADC指标解释分辨率可分辨的最小模拟信号变化ADC量化误差转换过程中产生的误差ADC采样率每秒钟采样模拟信号的次数ADC转换时间将模拟信号转换为数字信号所需时间ADC非线性度转换结果与实际模拟信号的偏差ADC失真转换过程中引入的信号失真ADC原理DAC数字信号1转换为模拟电压转换电路2根据数字信号输出模拟电压模拟输出3输出模拟信号数模转换器（）将数字信号转换为模拟信号DAC通过控制不同电平的模拟电压，可以将数字信号转换为连续变化的模拟信号的性能指标DAC数模转换电路关键组件应用广泛实现方式多样数模转换电路包含、滤波器、缓冲器在音频、视频、仪器仪表、控制系统等领域常见的数模转换电路有电阻网络型、权重电DAC等元件应用广泛阻型、电阻网络型等R-2R模数转换电路模拟信号转换成数字信号芯片ADC12模数转换电路的作用是将模拟信号转换成数字信号模数转换电路通常由芯片实现，它通过对模拟信号进行ADC采样、量化和编码实现转换数字信号处理实际应用34数字信号可以被存储、传输和处理，从而实现各种应用，例模数转换电路在各种领域广泛应用，例如音频和视频设备、如音频处理、图像处理和控制系统传感器、工业自动化和医疗设备数字信号处理数字化信号1数字信号处理技术主要处理数字化后的信号算法应用2数字信号处理技术使用各种算法来分析、修改和增强信号应用广泛3数字信号处理技术广泛应用于各个领域，例如通信、音频、图像和医疗等数字信号采样连续信号1模拟信号是连续变化的采样频率2以固定频率对信号进行采样采样值3每个采样点用离散值表示离散信号4生成一系列离散数据点采样频率越高，采样后的信号越接近原始信号数字信号处理中，采样频率至少是信号最高频率的两倍才能保证信号完整性数字信号量化将连续信号转换为离散信号将连续变化的信号值转换为有限个离散值，每个值对应一个量化级量化误差由于量化过程的近似性，会导致一定的精度损失，称为量化误差量化器类型常见的量化器类型包括均匀量化器、非均匀量化器等，选择合适的量化器可以优化信号的量化效果量化比特数量化比特数决定了量化级的数量，比特数越多，量化精度越高，但也会增加数据量数字信号编码二进制编码脉冲编码调制（）PCM将模拟信号转换成数字信号，用二进制数表示信号的幅度通过对模拟信号进行采样、量化和编码来实现数字信号的转换差分脉冲编码调制（）其他编码方式DPCM利用前一个样本的值来预测当前样本的值，减少数据量例如，德尔塔调制（）、自适应差分脉冲编码调制（DM）等ADPCM数字信号滤波低通滤波低通滤波器允许低频信号通过，阻挡高频信号应用于音频信号处理，去除高频噪声高通滤波数字信号放大信号强度传输距离声音质量数字信号放大器通过增加信号的幅度来增强放大后的信号可以有效地传输到更远的距离在音频系统中，放大器可以提高扬声器的声信号强度，提高信噪比，例如，在无线通信系统中音响度和清晰度数字信号压缩数据压缩音频压缩图像压缩视频压缩减少数据量，节省存储空间和压缩音频文件大小，如压缩图像文件大小，如压缩视频文件大小，如MP3JPEG H.264传输带宽和和和AAC PNGMPEG-4数字信号延迟信号延迟概念实现方法应用场景数字信号延迟是将信号在时间上推迟的数字信号延迟可以通过使用延迟线、寄数字信号延迟应用于各种领域，包括数过程，通常用于同步信号或实现特定功存器或其他数字电路实现，具体方法取字通信、音频处理、图像处理和控制系能决于延迟时间的要求和应用场景统数字信号处理的优缺点优点优点12数字信号处理技术具有更高的易于实现各种复杂的操作，例精度和稳定性，不容易受到噪如滤波、压缩、加密，等等.声干扰.缺点缺点34需要大量的计算资源，对硬件对实时性要求较高的应用场景性能要求较高，需要专门的硬件和算法优化..。