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模拟与数字转换/模拟与数字

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什么是“信号”?我们将在本书中考虑的信号是指通过传输介质的电电压或电流的变化值。信号一般分为两类:周期信号和非周期信号。周期信号在一定时间段后会重复自身——在一个周期内循环后,接下来的周期不再包含任何新信息。另一方面,非周期信号不会重复自身,因此可以包含信息。信号还可以是模拟信号或数字信号,我们将在下面讨论它们。

模拟信号通过应用某种规则将电电压或电流的水平等同于信息量。例如,考虑一个模拟时钟,时间流逝通过时钟指针的运动来显示。在电信号中,一定量的电压直接对应于测量的物理现象。例如,在加速度计上,测量的加速度量(以 g 为单位)将直接对应于电压。因此,在 1 g 时,我们有 1 伏输出,在 2 g 时,我们有 2 伏输出,等等。模拟信号的优势在于,它们可以通过输出等量的电压或电流来表示任何分数数量。
换句话说,模拟信号在时间上是连续的,在值上也是连续的。

模拟的用途

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模拟信号有很多用途。例如,AM 和 FM 无线电是通过模拟方式传输的信号。电话(至少是简单的旧电话)使用模拟信号将语音数据传输到电话交换机。许多电气元件,如传感器,会输出模拟数据,因为从模拟信号中可以获得更高的精度。

数字信号不同于模拟信号,因为它们通常只有两个电压级别:高和低。这些不同的电压级别被组合成一个序列来描述正在传输的值。为了方便起见,无论使用什么实际的电压级别,"高" 被称为 1,"低" 被称为 0。每个信号级别必须至少传输一定时间段,称为比特时间。单个比特时间内的一个信号级别被称为比特

从比特中,我们得到二进制数,它是一组可以排列在一起形成比简单的数字 0 和 1 更大的数量的比特。

数字的用途

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由于比特只能是 0 或 1,因此数字传输不像模拟信号那样精确。此外,数字系统需要复杂的数字电路来读取和理解信号,这可能比模拟硬件成本更高。然而,好处是数字信号可以由计算机和计算机硬件进行操作、创建和读取。

数字信号的最佳例子之一是您计算机上使用的控制信号和数据。除了声卡(它产生模拟声音信号)以及可能的其他一些外设外,计算机几乎完全是数字化的。现在的手机大多是数字化的,互联网是一个数字网络。

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