模拟信号的特点和分类

PCB88475579 2017-11-27 28604

模拟技术

2432人已加入

描述

　　模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息，如温度、湿度、压力、长度、电流、电压等等，我们通常又把模拟信号称为连续信号，它在一定的时间范围内可以有无限多个不同的取值。而数字信号是指在取值上是离散的、不连续的信号。

　　实际生产生活中的各种物理量，如摄相机摄下的图像、录音机录下的声音、车间控制室所记录的压力、流t、转速、湿度等等都是模拟信号。数字信号是在模拟信号的基础上经过采样、量化和编码而形成的。具体地说，采样就是把输入的模拟信号按。适当的时间间隔得到各个时刻的样本值。量化是把经采样测得的各个时刻的值用二进码制来表示，编码则是把t化生成的二进制数排列在一起形成顺序脉冲序列。

　　模拟信号传输过程中，先把信息信号转换成几乎“一模一样”的波动电信号（因此叫“模拟”），再通过有线或无线的方式传输出去，电信号被接收下来后，通过接收设备还原成信息信号

　　模拟信号的特点是，在时间上和幅值上均是连续的，在一定动态范围内可能取任意值。

　　从宏观上看，我们周围的世界大多数物理量都是时间连续、数值连续的变量，例如在电子系统实例1中，光纤拉制塔的控制系统示意图内所示的炉温、光纤直径、外涂敷树脂压力及温度、拉丝盘转速等等都是实际的物理变量，这些变量通过相应的传感器都可转换为模拟电信号输入到电子系统中去。

　　光纤拉制塔中的石英预制棒加热炉温度控制系统方框图如图1所示。图2所示的是图1中高温计的输出电压波形和放大电路的输出电压波形，前者直接模拟炉温的变化曲线，而后者只不过是电压幅值放大了1000倍。两者都称为模拟信号。

　　模拟信号

模拟信号的分类

　　在信号分析中，按时间和幅值的连续性和离散性把信号分为4类：

　　（1）时间连续、数值连续信号；

　　（2）时间离散、数值连续信号；

　　（3）时间离散、数值离散信号；

　　（4）时间连续、数值离散信号。

　　其中第（1）类即前面所述的模拟信号。

　　处理模拟信号的电子电路称为模拟电路，如图1中的放大电路、滤波电路、电压/电流变换电路等。

　　模拟信号优点

　　模拟信号的主要优点是其精确的分辨率，在理想情况下，它具有无穷大的分辨率。与数字信号相比，模拟信号的信息密度更高。由于不存在量化误差，它可以对自然界物理量的真实值进行尽可能逼近的描述。

　　模拟信号的另一个优点是，当达到相同的效果，模拟信号处理比数字信号处理更简单。模拟信号的处理可以直接通过模拟电路组件（例如运算放大器等）实现，而数字信号处理往往涉及复杂的算法，甚至需要专门的数字信号处理器。

　　模拟信号缺点

　　模拟信号的主要缺点是它总是受到杂讯（信号中不希望得到的随机变化值）的影响。信号被多次复制，或进行长距离传输之后，这些随机噪声的影响可能会变得十分显著。在电学里，使用接地屏蔽（shield）、线路良好接触、使用同轴电缆或双绞线，可以在一定程度上缓解这些负面效应。

　　噪声效应会使信号产生有损。有损后的模拟信号几乎不可能再次被还原，因为对所需信号的放大会同时对噪声信号进行放大。如果噪声频率与所需信号的频率差距较大，可以通过引入电子滤波器，过滤掉特定频率的噪声，但是这一方案只能尽可能地降低噪声的影响。因此，在噪声在作用下，虽然模拟信号理论上具有无穷分辨率，但并不一定比数字信号更加精确。

　　尽管数字信号处理算法相对复杂，但是现有的数字信号处理器可以快速地完成这一任务。另外，计算机等系统的逐渐普及，使得数字信号的传播、处理都变得更加方便。诸如照相机等设备都逐渐实现数字化，尽管它们最初必须以模拟信号的形式接收真实物理量的信息，最后都会通过模拟数字转换器转换为数字信号，以方便计算机进行处理，或通过互联网进行传输。

打开APP阅读更多精彩内容