模拟信号幅值在抽样后是否变成时间离散和幅值离散的信号幅值了 为什么

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2016-05-21 05:17 标签： 信号幅值
　　导读：ACD又称模数转换器，是将模拟连续变化信号变换为数字离散信号的新型电子元件。小编带大家了解的原理，究其竟是如何将模拟信号转变为数字信号的。本文引用地址：原理——什么是　　将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器(简称ADC)，A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，因此，A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如，取样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。——取样与保持　　取样是将随时间连续变化的模拟量转换为时间离散的模拟量。取样过程示意图如图1所示。图1为取样电路结构，其中，传输门受取样信号S(t)控制，在S(t)的脉宽τ期间，传输门导通，输出信号vO(t)为输入信号v1,而在(Ts-τ)期间，传输门关闭，输出信号vO(t)=0。电路中各信号波形如图2所示。　　图1：取样电路结构　　图2：信号波形　　通过分析可以看到，取样信号S(t)的频率愈高，所取得信号经低通滤波器后愈能真实地复现输入信号。但带来的问题是数据量增大，为保证有合适的取样频率，它必须满足取样定理。　　取样定理：设取样信号S(t)的频率为fs，输入模拟信号v1(t)的最高频率分量的频率为fimax，则fs与fimax必须满足下面的关系fs≥2fimax，工程上一般取fs&(3～5)fimax。　　将取样电路每次取得的模拟信号转换为数字信号都需要一定时间，为了给后续的量化编码过程提供一个稳定值，每次取得的模拟信号必须通过保持电路保持一段时间。　　取样与保持过程往往是通过取样-保持电路同时完成的。取样-保持电路的原理图及输出波形如图3所示。　　图3取样-保持电路　　图4 取样-保持电路波形图　　电路由输入放大器A1、输出放大器A2、保持电容CH和开关驱动电路组成。电路中要求A1具有很高的输入阻抗，以减少对输入信号源的影响。为使保持阶段CH上所存电荷不易泄放，A2也应具有较高输入阻抗，A2还应具有低的输出阻抗，这样可以提高电路的带负载能力。一般还要求电路中AV1·AV2=1。　　现结合图4来分析取样-保持电路的工作原理。在t=t0时，开关S闭合，电容被迅速充电，由于AV1·AV2=1，因此v0=vI，在t0～t1时间间隔内是取样阶段。在t=t1时刻S断开。若A2的输入阻抗为无穷大、S为理想开关，这样可认为电容CH没有放电回路，其两端电压保持为v0不变，图11.8.2(b)中t1到t2的平坦段，就是保持阶段。　　取样-保持电路以由多种型号的单片集成电路产品。如双极型工艺的有AD585、AD684;混合型工艺的有AD1154、SHC76等。—— 量化与编码　　数字信号不仅在时间上是离散的，而且在幅值上也是不连续的。任何一个数字量的大小只能是某个规定的最小数量单位的整数倍。为将模拟信号转换为数字量，在A/D转换过程中，还必须将取样-保持电路的输出电压，按某种近似方式归化到相应的离散电平上，这一转化过程称为数值量化，简称量化。量化后的数值最后还需通过编码过程用一个代码表示出来。经编码后得到的代码就是A/D转换器输出的数字量。　　量化过程中所取最小数量单位称为量化单位，用△表示。它是数字信号最低位为1时所对应的模拟量，即1LSB。　　在量化过程中，由于取样电压不一定能被△整除，所以量化前后不可避免地存在误差，此误差称之为量化误差，用ε表示。量化误差属原理误差，它是无法消除的。A/D 转换器的位数越多，各离散电平之间的差值越小，量化误差越小。　　量化过程常采用两种近似量化方式：只舍不入量化方式和四舍五入的量化方式。　　Ⅰ.只舍不入量化方式　　以3位A/D转换器为例，设输入信号v1的变化范围为0～8V，采用只舍不入量化方式时，取△=1V，量化中不足量化单位部分舍弃，如数值在0～1V之间的模拟电压都当作0△，用二进制数000表示，而数值在1～2V之间的模拟电压都当作1△，用二进制数001表示……这种量化方式的最大误差为△。　　Ⅱ.四舍五入量化方式　　如采用四舍五入量化方式，则取量化单位△=8V/15，量化过程将不足半个量化单位部分舍弃，对于等于或大于半个量化单位部分按一个量化单位处理。它将数值在0～8V/15之间的模拟电压都当作0△对待，用二进制000表示，而数值在8V/15～24V/15之间的模拟电压均当作1△，用二进制数001表示等。　　Ⅲ.比较　　采用前一种只舍不入量化方式最大量化误差│εmax│=1LSB,而采用后一种有舍有入量化方式│εmax│=1LSB/2，后者量化误差比前者小，故为多数A/D转换器所采用。　　A/D转换器的种类很多，按其工作原理不同分为直接A/D转换器和间接A/D转换器两类。直接A/D转换器可将模拟信号直接转换为数字信号，这类A/D转换器具有较快的转换速度，其典型电路有并行比较型A/D转换器、逐次比较型A/D转换器。而间接A/D转换器则是先将模拟信号转换成某一中间电量(时间或频率)，然后再将中间电量转换为数字量输出。此类A/D转换器的速度较慢，典型电路是双积分型A/D转换器、电压频率转换型A/D转换器。　　总结：ADC通过取样保持，量化和编码中是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号。
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微信公众号二
微信公众号一数字信号与模拟信号的区别是a.时间是否离散 b.幅度是否离散 c.时间、幅度均是否离散 d.都不对
Kyoya12NU4
答案选b模拟信号指幅度的取值是连续的（幅值可由无限个数值表示）.时间上连续的模拟信号连续变化的图像（电视、传真）信号等,如图1-1（a）所示.时间上离散的模拟信号是一种抽样信号,如图1-1（b）所示,它是对图1-1（a）的模拟信号每隔时间T抽样一次所得到的信号,虽然其波形在时间上是不连续的,但其幅度取值是连续的,所以仍是模拟信号,称之为脉冲幅度调制（PAM,简称脉幅调制）信号.数字信号指幅度的取值是离散的,幅值表示被限制在有限个数值之内.二进制码就是一种数字信号
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