模擬信號和數字信號AnnualWorkSummaryReport202120222023目錄O1識別模擬信號和數字信號O2辨析模擬信號和數字信號各自的特點O3初識模擬信號和數字信號的轉換走進情景

李虹同學發現校內園林灌溉用水均源自附近的小河，為防止受污染的河水影響植物的正常生長，她決定和同學們一起研制一臺水質探測儀，能隨時監測水質以保證植物正常生長。從哪里開始呢?經過前面的學習，同學們發現除傳感器外，電子作品的設計和制作還應用了許多其他元器件，李虹同學分析，傳感器將所獲取的信息轉換成電信號后，這些元器件組成的電路負責對信號進行分析處理，她提議大家先從系統地學習電子電路知識開始。走進情景

傳感器將所獲取的信息轉換成電信號后，控制部分便對這些信號進行分析、比較、判斷、放大、運算、變換等，最后向輸出部分發出命令，控制執行機構的操作。上述對信號的分析、比較等過程統稱為處理。

電子控制系統中對信號的處理過程是由電子電路完成的。電子電路所處理的信號有哪些類型呢?識別模擬信號和數字信號連續變化與不連續變化AnnualWorkSummaryReport#O1#2022量的變化

大千世界，包羅萬象。任何事和物，無論是自然的還是社會的，無一不在起運動著和變化著。就其量的變化而言，有連續變化和非連續變化兩種情形。

在實數范疇中，環境的溫度、水面的高度是連續變化的，而某單位的人員數、家電商場的貨物數是非連續變化的，這些數通常是以1個人或1件貨物等為計數單位的整數。連續變化的量，可用連續變化的曲線或直線描述;非連續變化的量，可用柱狀圖或數字等表示。生活中的例子溫度的變化是連續變化貨物的數量是非連續變化模擬信號電子控制系統需要處理的信息必須轉化成電信號。如聲音必須經話筒轉換成電壓信號后才能進行放大處理，轉換時，話筒輸出電壓信號的波形應與聲音的波形一致，即模擬聲音強弱的變化，否則就不能反映聲音的原貌。這種模擬聲音波形的信號稱為模擬信號。通常，模擬信號泛指那些數值可連續變化的信號。數字信號有些非連續變化的量可以用數字表示，若用二進制來表示這個數，并用高和低兩個電平代表進制中的“1”和“0”，則其形成的在高、低電平之間來回跳變的電壓信號就是通常所說的數字信號。思維碰撞1.下列信號中，哪些是模擬信號，哪些是數字信號?(1)220V交變電流的電壓(交變電流是正弦波電壓);(2)海洋上船只與船只之間的燈光聯絡信號。2.請舉出模擬信號與數字信號的例子各一個。以上所舉的數字信號的例子中，“1”(高電平)和“0”(低電平)都是代表1位二進制數字。社會生活中還有一-些信息是用信號的“有”和“無”來表達的。例如，古代邊關發現敵情時，便在烽火臺上一個接個地點起狼煙傳遞情報，即發現敵人的信息是靠有、無狼煙來表達的。如果將這些信息改用電信號表示，也應使用高電平和低電平，即用1與0表示。一盞電燈亮還是不亮，同樣可以用1和0來表達。可見數字信號中的1和0除了表示數字外，還可以表示信號的“有”和“無”、命題的“真”和“假”等事物間的關系。辨析模擬信號和數字信號各自的特點數字信號抗干擾，模擬信號表達豐富AnnualWorkSummaryReport#02#2022案例分析模擬信號與數字信號演員的歌聲經話簡轉換的電信號是模擬信號。一種處理方法是直接放大模擬信號，然后送到揚聲器還原出放大的聲音。由于信號在處理過程中不可避免地會產生失真，同時還會受到來自各種干擾因素的影響，因而人們聽到的歌聲也會失真，且伴有“沙沙”的噪聲。另一種處理方法是先將模擬信號轉換為數字信號，處理以后再將數字信號還原成模擬信號使揚聲器發聲。雖然數字信號在處理過程中同樣會產生失真，受到干擾，其形狀也會發生變化，但它所代表的數字(即“高”和“低”)并未改變。可見數字信號在處理過程中，受波形失真和干擾的影響很小，所以聽眾能聽到音色逼真、不帶噪聲的歌聲。數字信號受干擾小的原因如圖3-9所示。識別有失真和受干擾影響的數字信號的方法是，設置一個電壓門檻(它應介于高電平與低電平之間)，高于此門檻的信號傳過去后，輸出為1，低于此門檻的信號傳過去后，輸出為0。分析總結從以上案例中可以看出，數字信號只有高、低兩個電平，容易識別，失真和干擾對數字信號影響小。那么數字信號處理的精度如何呢?案例分析分析總結電子計時器之所以有這么高的計時精度原因之一就是它在測量過程中使用了數字信號，也可以說數字信號處理精度高。數字信號便于記錄和保存。由于數字信號中只有1和0兩個值，可以很方便地用(具有記憶功能的)電路輸出電壓的高和低、電容上電荷的有和無、磁性物質的極化方向等方式記錄保存，也可用打孔的方法，如穿孔卡利用孔的有和無、光盤利用有無凹坑記錄1和0，還可以直接將1和0打印在紙上記錄保存。記錄模擬信號就沒有記錄數字信號那樣簡單，因為模擬信號包含的信息變化的細節非常豐富，在記錄模擬信號時，要保持與原波形不走樣，在技術上也有難度，這也就是經多次復制的模擬信號會越來越失真的原因。模擬信號的優點是信息變化的細節豐富，能直觀反映自然界的很多現象，且容易實現，但同時，它的嚴重缺點是抗干擾能力差。初識模擬信號和數字信號的轉換A/D轉換，D/A轉換AnnualWorkSummaryReport#03#2022自然界中的物理量經傳感器轉換成的電信號大多數為模擬信號，送入計算機或其他電子控制系統處理之前必須先轉換成數字信號。

這種能將模擬信號轉換成數字信號的電路稱為模數轉換器(A/D)。