模拟信号与数字信号知识介绍
数字信号与模拟信号的定义
数字信号与模拟信号的定义数字信号和模拟信号是在通信和电子领域中常用的两种信号类型。
它们在传输和处理数据时具有不同的特点和应用。
本文将详细介绍数字信号和模拟信号的定义、特点以及它们在实际应用中的区别和优劣。
一、数字信号的定义数字信号是一种离散的信号，它由一系列离散的数值表示。
这些数值通常是二进制的，即由0和1组成。
数字信号可以通过采样和量化的方式从模拟信号中获得。
在数字信号中，每个离散的数值代表了一个特定的信息，例如音频、视频或其他数据。
数字信号具有以下特点：1. 离散性：数字信号是由一系列离散的数值组成，相邻的数值之间存在间隔。
2. 可编程性：数字信号可以通过编程进行处理和操作，例如滤波、压缩、加密等。
3. 抗干扰性强：数字信号在传输和处理过程中可以通过纠错码等技术来提高抗干扰能力。
4. 可复制性：数字信号可以通过复制和传输进行无损的复制和传递。
数字信号在现代通信和信息处理中得到广泛应用。
例如，数字音频和视频的传输、数字通信系统、计算机网络以及数字图像处理等领域都离不开数字信号的应用。
二、模拟信号的定义模拟信号是一种连续的信号，它的数值可以在一定范围内连续变化。
模拟信号可以通过传感器等设备从现实世界中采集得到，例如声音、光线、温度等物理量。
模拟信号具有以下特点：1. 连续性：模拟信号的数值在一定范围内连续变化，不存在离散的间隔。
2. 精度受限：模拟信号的精度受到传感器和设备的限制，存在一定的误差。
3. 抗干扰性较弱：模拟信号在传输和处理过程中容易受到噪声和干扰的影响。
模拟信号在传统的通信和电子系统中广泛应用。
例如，模拟音频和视频的传输、模拟电视广播、模拟电路设计等都是模拟信号的应用领域。
三、数字信号与模拟信号的区别与优劣数字信号和模拟信号在传输和处理数据时具有不同的特点和应用。
下面将介绍它们的区别和优劣。
1. 区别：（1）表示方式不同：数字信号由离散的数值表示，而模拟信号由连续的数值表示。
（2）抗干扰能力不同：数字信号由于采用了纠错码等技术，具有较强的抗干扰能力，而模拟信号容易受到噪声和干扰的影响。
模拟信号离散信号和数字信号的定义
模拟信号、离散信号和数字信号是数字信号处理领域中的重要概念，它们在不同的信号处理应用中起着不同的作用。
本文将对模拟信号、离散信号和数字信号的定义进行详细介绍，以便读者对这些概念有更深入的了解。
在信号处理领域有很多相关的概念，比如模拟信号、离散信号和数字信号，这些概念是理解数字信号处理的基础，因此有必要对其进行详细的介绍和解释。
一、模拟信号的定义模拟信号是连续变化的信号，它的取值可以在任意的时间内取到任意的数值。
模拟信号是在时间和幅度上都是连续的信号，可以用数学函数来表示。
比如声音信号、光信号等都属于模拟信号的范畴。
在通信系统中，模拟信号通常需要经过调制等处理之后才能传输，因为模拟信号对传输噪声非常敏感，容易出现失真。
二、离散信号的定义离散信号是在时间上呈现离散（或者说间隔）特性的信号，它的取值只在某些特定的时刻上有定义。
离散信号在时间上是离散的，但在幅度上可以是连续的。
比如数字通信系统中的数字信号就属于离散信号。
离散信号通常是通过采样和量化的方式得到的，它的处理可以更加方便和稳定。
三、数字信号的定义数字信号是在时间和幅度上都是离散的信号，它的取值既在时间上离散，又在幅度上离散，通常用离散的数值来表示。
数字信号是对模拟信号或者离散信号的数字化表达，它是对模拟信号进行离散化和量化得到的。
数字信号通常可以进行高效的处理和传输，因为它对噪声的容忍度更高，并且可以方便地进行存储和传输。
通过上面的介绍，我们可以看到模拟信号、离散信号和数字信号在时间和幅度上的特性有着明显的区别。
模拟信号是在时间和幅度上都是连续的，离散信号是在时间上离散而在幅度上连续，而数字信号是在时间和幅度上都离散的。
在实际的信号处理中，我们需要根据具体的应用场景来选择合适的信号类型，以获得更好的效果。
模拟信号、离散信号和数字信号是数字信号处理中的重要概念，它们分别在时间和幅度上呈现不同的特性。
了解这些概念对于深入理解数字信号处理具有重要意义，因此我们应该在学习和实践中不断加深对这些概念的理解，并灵活运用到实际的信号处理应用中。
1-1模拟信号和数字信号
制
个数 借一当八
+2×8─1
十六 进制
（0~9、 A~F）十六 个数
逢十六进 一
1A0.C=1×162+10 ×161+12×16─1
1.二、十六→十进制——方法：按“位权”展开，见表格内。 2.二→八、十六进制——
方法：二→八：从小数点开始左、右同时三位一分 组。最高、最低位不足用0补齐。再 把每组写成对应的八进制。
过程引导学生完成：
得到： (234)10＝(11101010)2 注意：余数要倒着写，高位在下面。
2）把小数部分用“乘2取整法”转换成二进制整数：
过程引导学生完成：
得到：(0.6875)10＝(0.1011)2 注意：整数要正着写，高位在上面 最终转换结果：(234.6875)10＝(11101010.1011)2。 学生练习：将0—15（十进制数）写成四位二进制数，并熟记结果
1-1-3 逻辑代数基础 1-1-4 码制简介 退出
绪论
1.本课程含概：低频、数字电路 2.课时安排：
本学期总学时——76学时（在两学期内完成） 理论——50学时 实验——22学时 课程设计——2学时（其余在课下完成） 机动——2学时 3.参考书： 胡晏如编《模拟电子技术》 杨志忠编《数字电子技术》
常用的码制有8421BCD码和余3码。 (1)8421BCD码——一种有权码（恒权码），从高位到低位的 权分别是8、4、2、1。例如1001按位权展 开即得到相应的十进制数9。 (2) 余3码——一种无权码，其特点是比8421码多余3(0011)。
课后小结——见黑板
思考题： 1.解释：（1）电信号，(2)模拟量，(3)数字量，(4)模拟 信号(5)数字信号，(6)模拟电路，(7)数字电路。 2.常用数字信号主要有哪两种形式?二者的区别是什么? 3.模拟信号的描述方法？
数字信号与模拟信号的区别与应用
数字信号与模拟信号的区别与应用一、数字信号与模拟信号的基本概念数字信号和模拟信号是在电子通信和信号处理领域中常用的两种信号类型。
它们在信号传输、存储和处理等方面存在着很大的差异。
本文将从定义、特点和应用等方面详细介绍数字信号与模拟信号的区别与应用。
数字信号，顾名思义，是由一系列离散的数字值表示的信号。
它可以看作是一串离散的数值序列，通常使用二进制来表示。
在数字信号中，每个数字值都代表着一个确定的离散量，这些数字值之间通过特定的编码方式进行传输。
模拟信号，与数字信号相对，是连续的信号波形，它可以采用无穷个取值。
模拟信号在时间和幅度上都是连续变化的。
通过模拟信号的波形形状和振幅可以准确地表示原始信息。
二、数字信号与模拟信号的特点比较1. 精度：数字信号具有较高的精度，可以表示更准确的数值。
而模拟信号的精度受到电子元器件和传输介质的限制，无法达到与数字信号相同的精度。
2. 噪声：数字信号在传输和处理过程中不容易受到外界干扰和噪声的影响，因为它可以通过纠错编码和差错校验等方式进行误码检测和纠正。
而模拟信号受到噪声的影响较大，易于引入干扰。
3. 复制传输：数字信号可以通过复制和传输过程中保持信号质量不变。
而模拟信号在传输过程中会因噪声、衰减和失真等因素导致信号质量的降低。
4. 处理和存储：由于数字信号可以使用计算机进行处理和存储，因此在数据处理和信息传输方面具有更大的灵活性和便利性。
而模拟信号在处理和存储时需要采用模拟电路和介质，操作更为复杂。
三、数字信号与模拟信号的应用领域1. 通信系统：数字信号在现代通信系统中具有重要的应用。
数字通信系统可以提供更强大的纠错能力和抗噪声性能，提高信息的传输效率和可靠性。
2. 数据存储：数字信号可以以二进制的形式存储在计算机或其他数字设备中，用于存储和管理大量的数据和信息。
3. 音频和视频处理：数字信号处理技术广泛应用于音频和视频领域，例如数字音频的录制和处理，数字电视的广播和传输等。
模拟信号与数字信号的特点
第1章概述一、模拟信号与数字信号的特点模拟信号——幅度取值是连续的连续信号离散信号数字信号——幅度取值是离散的二进码多进码连续信号离散信号●数字信号与模拟信号的区别是根据幅度取值上是否离散而定的。
●离散信号与连续信号的区别是根据时间取值上是否离散而定的。
二、模拟通信与数字通信●根据传输信道上传输信号的形式不同，通信可分为模拟通信——以模拟信号的形式传递消息（采用频分复用实现多路通信）。
数字通信——以数字信号的形式传递消息（采用时分复用实现多路通信）。
●数字通信传输的主要对象是模拟话音信号等，而信道上传输的一般是二进制的数字信号。
所要解决的首要问题模拟信号的数字化，即模／数变换（A/D变换）三、数字通信的构成●话音信号的基带传输系统模型四、数字通信的特点1、抗干扰能力强，无噪声积累对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限的离散值（通常取二个幅值），在传输过程中受到噪声干扰，当信噪比还没有恶化到一定程度时，即在适当的距离，采用再生的方法，再生成已消除噪声干扰的原发送信号。
由于无噪声积累，可实现长距离、高质量的传输。
2、便于加密处理3、采用时分复用实现多路通信4、设备便于集成化、小型化5、占用频带较宽五、数字通信系统的主要性能指标●有效性指标 P7·信息传输速率——定义、公式l n f f s B ⋅⋅=、物理意义 ·符号传输速率——定义、公式（BB t N 1=）、关系：M N R B b 2log=·频带利用率——是真正用来衡量数字通信系统传输效率的指标（有效性）频带宽度符号传输速率=η Hz Bd /频带宽度信息传输速率=η Hz s bit //●可靠性指标 P8·误码率——定义 ·信号抖动例1、设信号码元时间长度为s 7106-⨯，当（1）采用4电平传输时，求信息传输速率和符号传输速率。
（2）若系统的带宽为2000kHz ,求频带利用率为多少Hz s bit //。
电子电路中的数字与模拟信号转换方法
电子电路中的数字与模拟信号转换方法随着现代电子技术的发展，数字和模拟信号在电子电路中的转换变得越来越重要。
在许多应用领域中，数字信号常被传输、处理和存储，而模拟信号则用于传感器和实时控制系统中。
本文将介绍电子电路中常用的数字与模拟信号转换方法。
一、数字信号转换为模拟信号数字信号是通过二进制代码来表示的离散信号，而模拟信号则是连续变化的信号。
为了将数字信号转换为模拟信号，我们通常使用以下方法：1. 数字到模拟转换器（DAC）数字到模拟转换器是一种将数字信号转换为模拟信号的电路。
它通过将二进制代码解码为相应的模拟电压或电流来实现信号的转换。
DAC的主要工作原理是利用采样和保持电路来将离散的数字值转换为连续的模拟电压或电流输出。
2. 脉冲宽度调制（PWM）脉冲宽度调制是一种将数字信号转换为模拟信号的方法。
它通过改变脉冲的宽度来表示不同的模拟值。
PWM信号的平均值与模拟信号的幅值成正比，因此可以利用PWM信号来控制模拟电路。
3. 脉冲频率调制（PFM）脉冲频率调制是一种将数字信号转换为模拟信号的方法。
它通过改变脉冲的频率来表示不同的模拟值。
PFM信号的频率与模拟信号的幅值成正比，因此可以利用PFM信号来传输模拟信号。
二、模拟信号转换为数字信号模拟信号是连续变化的信号，而数字信号则是离散的信号。
在电子电路中，我们常需要将模拟信号转换为数字信号进行处理和存储。
以下是常用的模拟信号转换为数字信号的方法：1. 模数转换器（ADC）模数转换器是一种将模拟信号转换为数字信号的电路。
它通过采样和量化的方式将连续的模拟信号离散化为一系列的数字代码。
ADC 可以将模拟信号转换为等效的数字代码，以便于数字电路的处理和存储。
2. 脉冲编码调制（PCM）脉冲编码调制是一种将模拟信号转换为数字信号的方法。
它通过将模拟信号的幅值离散化为一系列的离散幅值来表示信号。
PCM信号的离散幅值可以用二进制代码来表示，从而实现模拟信号到数字信号的转换。
数字通信基本原理
均匀量化的特点是：在量化区内， 大、小信号的量化间隔相同，最大量 化误差也就相同，所以小信号的量化 信噪比小，大信号的量化信噪比大。 N（或l) 大小适当时，均匀量 化小信号的量化信噪比太小，不满足 要求（数字通信系统中要求量化信噪 比≥26dB），而大信号的量化信噪比 较大，远远满足要求。
（ 2）
① 模拟压扩法方框图如图0-13
压缩器和扩张器特性如图0-14所 示（以5折线为例）。
· 上述为了分析问题方便，图0-14的压
缩特性采用5折线（正、负合起来有5段折 线）。实际压缩特性常采用μ律压缩特性、 A律压缩特性及A律13
· 对压缩特性的要求是：当输入u=0时，
输出v=0；当输入u=U（过载电压）时，输
预备知识—— 数字通信基本原理
一、 数字通信的基本概念
1.数字通信系统的基本概念
（1） 模拟信号和数字信号
信号波形的特征可用两个物理量（时
①
模拟信号随波形模拟信息的变化而变 化，其特点是幅度连续。
②
图0-2所示的是数字信号的波形，其特
点是：幅值被限制在有限个数值之内，它
不是连续的，而是离散的。
信源编码的功能是把模拟信号变换成
数字信号，即完成模数变换的任务。 信道是指传输信号的通道。
接收端的解调、信道解码、信源解码
等几个方框的功能与发送端几个对应的方
框正好相反，是一一对应的反变换关系。
信源解码后的电信号，由受信者接收，通
常称之为信宿。信宿可以是人，也可以是 各种终端设备。
① 若信源是数字信息时，则信源 编码或信源解码不太大时，信道一般采用市话电缆， 即采用基带传输方式，这样就不需要
1.时分多路复用通信 （1） 时分多路复用的概念
电子技术中的模拟与数字信号处理
电子技术中的模拟与数字信号处理电子技术中的模拟与数字信号处理是两个重要的分支领域。
它们在电子产品设计和信号处理领域具有广泛应用。
本文将详细介绍模拟与数字信号处理的定义、特点以及在实际应用中的步骤和方法。
一、模拟信号处理和数字信号处理的定义和特点1. 模拟信号处理（Analog Signal Processing）：模拟信号处理是指对连续时间连续幅度的信号进行处理的技术。
它主要应用于模拟电路中，通过电流、电压等模拟信号的运算和处理，实现信号的放大、滤波和识别等功能。
2. 数字信号处理（Digital Signal Processing）：数字信号处理是指对离散时间离散幅度的信号进行处理的技术。
它主要应用于数字电路中，通过对数字信号进行采样、量化和编码等操作，实现数字信号的处理和分析。
3. 模拟信号处理的特点：a. 连续性：模拟信号是连续变化的，可以采用模拟电路来对其进行处理。
b. 准确性：模拟信号处理可以在保持较高精度的情况下进行信号处理。
c. 实时性：模拟信号处理可以实时对信号进行响应和处理。
4. 数字信号处理的特点：a. 离散性：数字信号由离散的数据点组成，需要进行采样和离散化处理。
b. 精确性：数字信号处理结果具有较高的精确性，可以根据需求进行精确计算和处理。
c. 可编程性：数字信号处理可以通过编程来实现复杂的信号处理算法。
二、模拟信号处理的步骤和方法1. 信号采集：通过传感器或信号调理电路将模拟信号转换为电压信号。
2. 信号滤波：对信号进行滤波处理，去除噪声和干扰。
3. 信号放大：对信号进行放大，以满足后续电路的要求。
4. 信号调节：对信号进行偏置和增益的调节，使其适应接收或输出电路的要求。
5. 信号转换：将信号转换为其他形式的信号，如频率、幅度或相位的变换。
三、数字信号处理的步骤和方法1. 信号采样：对连续时间的模拟信号进行采样，将其离散化。
2. 信号量化：对采样获得的模拟信号进行量化，将其表示为有限精度的数字信号。
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余数
将十进制数连续不断地除以2 , 直至商 为零，所得余数由低位到高位排列，即 为所求二进制数。
逻辑电平与电压值的关系（正逻辑）
电压(V) +5
二值逻辑 1
电 平 H(高电平)
0
0
L(低电平)
(2) 波形图 (a) 用逻辑电平描述的数字波形
v /V
5
0 逻辑 0 50
逻辑 1
100
150
200
t /ms
(b) 16位数据的图形表示
0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0
c、基本运算规则简单, 运算操作方便。
四、二进制数的缺点 位数太多，不符合人的习惯，不能在头脑中立即反映出 数值的大小，一般要将其转换成十进制后，才能反映出来。 *
五、二进制数据的传输 a) 二进制数据的串行传输 需要一根时钟信号线和一根数据传送线以及一根公共地线。 在时钟脉冲CP控制下，数据由最高位MSB到最低位LSB依次传送。
M SB 计算机 0 0 1 1 0 1 1 0 LSB 并行数据传输
打印机
CP 20 21 2
2
1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
0
1
2
(a)
3
4
5
6
7
(LSB)
并行数据
23 2
4
25 26 27
(MSB)
1.2.3 二--十进制之间的转换
一、二进制数转换成十进制数：
非周期性数字波形
tW
T 周期性数字波形
(3) 实际脉冲波形及主要参数
1.非理想脉冲波形
5.0V
4.5V
4.5V
幅值=5.0V 2.5V
tw
脉冲宽度
2.5V
0.5V 0.0V
0.5V
tr
上升 时间
tf
下降 时间
2. 几个主要参数: 周期(T) ------- 表示两个相邻脉冲之间的时间间隔 脉冲宽度(tw )----脉冲幅值的50%的两个时间所跨越的时间 占空比 q --表示脉冲宽度占整个周期的百分比 q
tw 100% T
上升时间t r和下降时间t f --从脉冲幅值的10%到90% 上升、 下降所经历的时间( 典型值ns )
5.0V 4.5V 4.5V
幅值=5.0V 2.5V
tw
脉冲宽度
2.5V
0.5V 0.0V
0.5V
tr
上升 时间
tf
下降 时间
(4)时序图 --表明各个数字信号时序关系的多重波形图
1.1.3 模拟信号与数字信号
1. 模拟信号---时间和数值均连续变化的电信号，如正弦波、 三角波等 。
u
O t
u
O
t
2. 数字信号---在时间上和数值上均是离散的 信号。
数字信号波形
3. 模拟信号的数字表示
数字信号便于存储、分析和传输，通常都将模拟信号转换 为数字信号. 模-数转换的实现:
u/v
计算机 计算机 A
计算机 计算机 B
A
0
1 1 0 1 1 0 0
B
串行数据传输
CP 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7
串行数据
1 MSB 0 0
LSB 0 1 1 0 1 1 0
b)二进制数据的并行传输 将一组二进制数据的所有位同时传送，称为并行传送。 并行传送的突出特点是数据传送速率快。 其缺点是需要占用的数据线较多，而且发送和接收设备较复杂。
4 3 2 1 0 A B C
模拟信号
3V
模数转换器 0 000 001 1 数字输出
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
t/ms
0000 0100 0000 0011 0000 0010
1.1.4.数字信号的描述方法
1. 二值数字逻辑及其表示 二值数字逻辑 在数字电路中, 0、1组成二进制数可以表示数量大小,也 可以表示两种对立的逻辑状态。 0、1表示的两种对立逻辑状态的逻辑关系----二值数字逻辑 表示方式 (1) 在电路中用低、高电平表示0、1两种逻辑状态
常用方法是“按权相加”。 二、十进制数转换成二进制数： 小数部分 1. 整数部分用“辗转相除” 法: 将十进制数连续不断地除以2 , 直至商为零， 所得余数由低位到高位排列，即为所求二进制数 2 .小数部分用“辗转相乘”法:
整数部分
例如: (11)10==( ? )2
2 2 2 2 11 5 2 1 0
二、一般表达式:
系数
( N )10
i
K 10 ,
i i
位权
K i [0 9]
在数字电路中，计数的基本思想是要把电路的状 态与数码一一对应起来。显然，采用十进制是十分不 方便的。它需要十种电路状态与之对应。要想严格区 分这十种状态是很困难的。
１.2. 2
一、特点
二进制
由于各信号的路径不同，这些信号之间不可能严格保 持同步关系。为了保证可靠工作，各信号之间通常允许一 定的时差，但这些时差必须限定在规定范围内，各个信号 的时序关系用时序图表达。
某存储器读数据的时序图
tbb
地址
tC O
RD 数据
tAA
1.2 数制
１.2. 1 十进制
一、特点： 1、任何一位数可以而且只可以用 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 这十个数码表示。
2. 数字波形 数字波形------信号逻辑电平对时间的图形表示 (1) 数字波形的两种类型: (a)非归零型
(a)
1 1 0 1 1 1 0 0
(b)归零型
高电位
1 0
低电位
(b)
Δt Δt为一拍
有脉冲 1 0 无脉冲
数字波形
比特率 -------- 每秒钟转输数据的位数
(2) 数字波形的周期性和非周期性
1、任何一位数只能用“0”和“1”表示。 2、进位规律是：“逢二进一” 。 3、各位的权都是2的幂。 = 1×21+ 0 ×20 系数 二、二进制数的一般表达式为: 例如：1+1=10
( N )2
i
K 2 ,
i i
K i [0,1]
位权
三、二进制数的优点 a、易于电路实现---每一位数只有两个值，可以用管子的 “导通”或“截止”，灯泡的“亮”或“灭”、继电器触点 的“闭合”或“断开”来表示。 b、二进制数装置所用元件少，电路简单、可靠* 。
=1×101+0×100 2、进位规律是“逢十进一”。即 9+1=10 例如： (234)10 2 10 2 3 101 4 100
(3.14)10 3 100 1101 4 102
式中，102 、101 是根据每一个数码所在的位置而定的， 称之为“权”。 3、在十进制中，各位的权都是10的幂，而每个权的系数只能 是0～9这十个数码中的一个。