模拟信号变成数字信号需要哪三个过程？

Posted 2023-03-13

模拟信号数字化有三个基本过程：抽样、量化和编码。

抽样是指用每隔一定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。

量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有一定间隔的离散值。

编码则是按照一定的规律，把量化后的值用二进制数字表示，然后转换成二值或多值的数字信号流。这样得到的数字信号可以通过电缆、微波干线、卫星通道等数字线路传输。在接收端则与上述模拟信号数字化过程相反，再经过后置滤波又恢复成原来的模拟信号。上述数字化的过程又称为脉冲编码调制。

抽样：所谓抽样就是每隔一定的时间间隔T，抽取话音信号的一个瞬时幅度值(抽样值)，抽样后所得出的一系列在时间上离散的抽样值称为样值序列。抽样后的样值序列在时间上是离散的，可进行时分多路复用，也可将各个抽样值经过量化、编码变换成二进制数字信号。

量化：量化有两种方式，量化方式中，取整时只舍不入，即0～1伏间的所有输入电压都输出0伏，1～2伏间所有输入电压都输出1伏等。采用这种量化方式，输入电压总是大于输出电压，因此产生的量化误差总是正的，最大量化误差等于两个相邻量化级的间隔Δ。

编码：最简单的编码方式是二进制编码。具体说来，就是用n比特二进制码来表示已经量化了的样值，每个二进制数对应一个量化值，然后把它们排列，得到由二值脉冲组成的数字信息流。除了上述的自然二进制码，还有其他形式的二进制码，如格雷码和折叠二进制码等。

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，21世纪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。

扩展资料

数字信号指自变量是离散的、因变量也是离散的信号，这种信号的自变量用整数表示，因变量用有限数字中的一个数字来表示。在计算机中，数字信号的大小常用有限位的二进制数表示。

由于数字信号是用两种物理状态来表示0和1的，故其抵抗材料本身干扰和环境干扰的能力都比模拟信号强很多；在现代技术的信号处理中，数字信号发挥的作用越来越大，几乎复杂的信号处理都离不开数字信号；或者说，只要能把解决问题的方法用数学公式表示，就能用计算机来处理代表物理量的数字信号。

模拟信号与数字信号的区别联系：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(如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。

参考资料模拟信号百度百科

数字信号百度百科

参考技术A

模拟信号数字化有三个基本过程:

第一个过程是“抽样”，就是以相等的间隔时间来抽取模拟 信号的样值，使连续的信号变成离散的信号。

第二个过程叫“量化”，就是把抽取的样值变换为最接近 的数字值，表示抽取样值的大小。

第三个过程是“编码”，就是把量化的数值用一组二进制的数码来表示。

经过这样三个过程可以完成模拟信号的数字化，这种方法叫作“脉冲编码”。数字信号传送到接收 端后，需要有一个还原的过程，即把收到的数字信号再变回模拟信号，为接收者所能理解。这个过程叫 作“数模变换”，使之再现为声音或图像。

扩展资料：

软件无线电中通常采用的ADC和DAC的结构包括以下4种类型：

（1）并行结构，包括Flash-ADC和串状DAC；

（2）分段结构，包括折叠内插ADC和“分段”梯形DAC；

（3）迭代结构，包括分区ADC、流水线型ADC、逐次逼近型ADC；

（4）Σ-△结构，包括Σ-△ADC和DAC。

下面以ADC为例对以上几种结构进行介绍。

1．并行结构

并行结构的数据转换器的基本思想是：同时比较待转换的信号电平与所有级别的量化电平之间的关系，在模拟信号和数字信号之间相互转换。并行结构所对应的A/D和D/A转换器件分别为Flash-ADC和串状DAC。

Flash-ADC内含一列并联比较器，一列由电阻分压器产生的电平作为相应的比较器的基准电压。被转换的模拟电压信号同时加到全部比较器上，各比较器的输出经编码后作为ADC的输出，如图2.12所示。

一个分辨率为N（bit）的Flash-ADC含有2N个精密电阻，2N−1个高速比较器；分辨率每增加1bit，需要增加2N个精密电阻和2N个高速比较器，这会大大增加集成的复杂度和器件功耗。因此一般Flash-ADC的分辨率无法达到很高。

串状DAC是实现Flash-ADC的逆操作，因使用电阻串来构造参考电压而得名，在有的书中也被称为开尔文分配器。串状DAC依靠待转换数据来控制一组开关，以产生合适的电流通过精密电阻，从而产生合适的模拟信号电压。

并行结构只需要一级模拟电路，因此具有设计简单，转换时间短，速度快的优点，在所有可能的结构中提供最快的数据转换。在分辨率要求较低的情况下，Flash-ADC和串状DAC两种结构都容易采用超大规模集成电路（VLSI）进行设计。

然而，由于比较器（或开关）和精密电阻的数量随着转换器的分辨率呈指数增长，Flash-ADC和串状DAC的芯片面积和功耗也随之呈指数增长。

参考资料：模数转换_百度百科

模拟信号_百度百科

数字信号_百度百科

参考技术B

模拟信号数字化有三个基本过程：

第一个过程是“抽样”，就是以相等的间隔时间来抽取模拟信号的样值，使连续的信号变成离散的信号。

第二个过程叫“量化”，就是把抽取的样值变换为最接近的数字值，表示抽取样值的大小。

第三个过程是“编码”，就是把量化的数值用一组二进制的数码来表示。经过这样三个过程可以完成模拟信号的数字化，这种方法叫作“脉冲编码”。

数字信号传送到接收端后，需要有一个还原的过程，即把收到的数字信号再变回模拟信号，为接收者所能理解。这个过程叫作“数模变换”，使之再现为声音或图像。

扩展资料：

区别联系

(1)模拟信号与数字信号

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(如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。

(2)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，21世纪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。

在选择多路模拟开关时，需要考虑以下几点：

（1）通道数量

通道数量对切换开关传输被测信号的精度和切换速度有直接的影响，因为通道数目越多，寄生电容和泄漏电流通常也越大。平常使用的模拟开关，在选通其中一路时，其它各路并没有真正断开，只是处于高阻状态，仍存在漏电流，对导通的信号产生影响；通道越多，漏电流越大，通道间的干扰也越多。

（2）泄漏电流

在设计电路时，泄漏电流越小越好。采集过程中，信号本身就非常微弱，如果信号源内阻很大，泄漏电流对精度的影响会非常大。

（3）切换速度

在选择模拟开关时，要综合考虑每路信号的采样速率、A/D的转换速率，因为它们决定了对模拟开关的切换速度的要求。

（4）开关电阻

理想状态的多路开关其导通电阻为零，而断开电阻为无穷大，而实际的模拟开关无法到这个要求，因此需考虑其开关电阻，尤其当与开关串联的负载为低阻抗时，应选择导通电阻足够低的多路开关。

（5）参数的漂移性及每路电阻的一致性

（6）器件的封装

常用的模拟开关有DIP和SO两种封装，可以根据实际需要选择。

数字信号特点：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。

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。

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。

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。

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。

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。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。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。

参考资料：百度百科-数字信号 百度百科-模拟信号

参考技术C 通信的数字化，就是要把模拟信号在传送之前先变成数字信号再传送，这个转变的过程叫做“模数
　 　 变换”。模拟信号数字化有三个基本过程：第一个过程是“抽样”，就是以相等的间隔时间来抽取模拟
　 　 信号的样值，使连续的信号变成离散的信号。第二个过程叫“量化”，就是把抽取的样值变换为最接近
　 　 的数字值，表示抽取样值的大小。第三个过程是“编码”，就是把量化的数值用一组二进制的数码来表
　 　 示。经过这样三个过程可以完成模拟信号的数字化，这种方法叫作“脉冲编码”。数字信号传送到接收
　 　 端后，需要有一个还原的过程，即把收到的数字信号再变回模拟信号，为接收者所能理解。这个过程叫
　 　 作“数模变换”，使之再现为声音或图像 参考技术D 楼上之说出了一个最基本的A/D转换，如果要做通信使用者是远远不够的。在通信中药在新稻种进行传输，必须要经过调制，否则，二进制编码是传输不了的，除非你在片内通信，它需要无穷大的带宽。