電子信號在幾乎所有電子設備的運行中都至關重要。它們可以傳輸各種信息,從人的聲音到電視和廣播信號,再到 LED 的供電電流。電子信號用于在電子設備之間以模擬或數字方式發送信息。
模擬信號
模擬量是指某種事物對其他事物的表征。在電子學中,模擬信號是某種輸入的表征。
例如, 掛鐘的指針模擬了時間的流逝。 模擬電壓表指向表盤上的數字,模擬了施加的電壓。 麥克風產生的變化電壓模擬了歌手的聲音。
因此,在通信系統中,我們可以說模擬信號代表了某種已傳遞給系統的信息,通常是通過交流電波形。
該圖顯示了模擬信號隨時間變化的幅度(即電壓):

模擬信號
數字信號是以二進制格式傳輸或顯示原始源表示的信號。僅使用 1 和 0。
回到時鐘的例子,數字時鐘中有一個晶體方波振蕩器, 工作頻率為 32,768 Hz。我們可以使用數字分頻器將該頻率除以二,得到 16,384 Hz。如果我們重復此操作 15 次,振蕩器的輸出頻率將為 1 Hz,即每秒一次。這些滴答聲以 60 的倍數計數,從而得到分鐘和小時。然后,這些值被發送到 LCD 顯示屏顯示時間。
二進制字由一串依次發送的 1 和 0 組成。字長通常為 8 位,但可以更大。一組位可以稱為一個字節,半個字節稱為一個半字節。為了進行錯誤校驗(例如奇偶校驗),會添加一些額外的位。例如,在網絡和互聯網中,這些字可以分組到帶有目標地址的數據包中。
但是這樣的數字信息是如何通過電線或空氣傳輸的呢?
如果距離較短,則表示該數據的二進制字會逐位逐位地輸入到線路中。如果先發送代表數據最不重要部分的位,則稱為 LSB(最低有效位優先)。反之,則稱為 MSB(最高有效位優先)。

數字信號
調制和調制解調器
如果線很長或者信號需要無線傳輸怎么辦?
由于線路的電容和電感,輸入到線路中的數字信號很快就會衰減并丟失。所以答案是使用調制解調器 。
調制解調器有兩種穩定的頻率狀態:低頻狀態和高頻狀態。例如,調制解調器可能以 1000 Hz 的頻率編碼數字 0,以 1500 Hz 的頻率編碼數字 1。該信號通過有線或無線鏈路傳輸到解調器,解調器響應頻率變化并輸出 1 和 0。
二進制字節的大小取決于所需的精度類型。由于只有兩種狀態——開或關——我們可以說,對于一個 8 位字(或字節),有 2 ^8 種可能的狀態,即 256 種。以精度表示,則為 1/256 * 100 = 0.4%,非常適合大多數需求。但如果將其加倍至 16 位,則有 2^ 16 種可能的狀態,即 65,536 種,精度將提升至 1/65536 * 100 = 0.0015%。

模擬到數字轉換

數字到模擬轉換
模擬信號和數字信號的優缺點
| 特性 | 模擬信號 | 數字信號 |
|---|---|---|
| 抗噪性 | 容易受到損壞和噪音 | 相當不受噪音影響 |
| 加工難度 | 易于加工 | 更加困難 |
| 典型應用 | 最適合音頻和視頻 | 可用于多種場景 |
| 通道數量 | 同時頻道數量有限 | 可以同時擁有大量通道 |
| 錯誤概率 | 錯誤概率高 | 錯誤概率低 |
| 加密與安全 | 加密和安全很困難 | 加密和安全很容易 |
| 復用方式 | 用于多通道的頻分復用 | 用于多通道的時分復用 |
| 同步 | 同步很困難 | 同步更容易 |
| 信號表示 | 用正弦波表示 | 用方波表示 |
| 帶寬 | —— | 高帶寬 |
| 信息密度 | —— | 信息密度完全取決于字節大小 |
如今,純模擬或純數字系統已不常見。兩種技術不可避免地結合在一起,并且每種系統都有其適用之處。
-
電子設備
+關注
關注
2文章
3131瀏覽量
56103 -
模擬信號
+關注
關注
8文章
1232瀏覽量
54665 -
數字信號
+關注
關注
2文章
1056瀏覽量
49320
發布評論請先 登錄
談談如何區分數字信號與模擬信號及轉換問題
模擬信號和數字信號有什么區別
為什么要區分模擬信號和數字信號?
評論