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(共21张PPT)
模拟信号和数字信号
Annual Work Summary Report
2021
2022
2023
目 录
O1
识别模拟信号和数字信号
O2
辨析模拟信号和数字信号各自的特点
O3
初识模拟信号和数字信号的转换
走进情景
李虹同学发现校内园林灌溉用水均源自附近的小河，为防止受污染的河水影响植物的正常生长，她决定和同学们一起研制一台水质探测仪，能随时监测水质以保证植物正常生长。从哪里开始呢 经过前面的学习，同学们发现除传感器外，电子作品的设计和制作还应用了许多其他元器件，李虹同学分析，传感器将所获取的信息转换成电信号后，这些元器件组成的电路负责对信号进行分析处理，她提议大家先从系统地学习电子电路知识开始。
走进情景
传感器将所获取的信息转换成电信号后，控制部分便对这些信号进行分析、比较、判断、放大、运算、变换等，最后向输出部分发出命令，控制执行机构的操作。上述对信号的分析、比较等过程统称为处理。
电子控制系统中对信号的处理过程是由电子电路完成的。电子电路所处理的信号有哪些类型呢
识别模拟信号和数字信号
连续变化与不连续变化
Annual Work Summary Report
#O1
#2022
量的变化
大千世界，包罗万象。任何事和物，无论是自然的还是社会的，无一不在起运动着和变化着。就其量的变化而言，有连续变化和非连续变化两种情形。
在实数范畴中，环境的温度、水面的高度是连续变化的，而某单位的人员数、家电商场的货物数是非连续变化的，这些数通常是以1个人或1件货物等为计数单位的整数。连续变化的量，可用连续变化的曲线或直线描述;非连续变化的量，可用柱状图或数字等表示。
生活中的例子
温度的变化是连续变化
货物的数量是非连续变化
模拟信号
电子控制系统需要处理的信息必须转化成电信号。如声音必须经话筒转换成电压信号后才能进行放大处理，转换时，话筒输出电压信号的波形应与声音的波形一致，即模拟声音强弱的变化，否则就不能反映声音的原貌。这种模拟声音波形的信号称为模拟信号。通常，模拟信号泛指那些数值可连续变化的信号。
数字信号
有些非连续变化的量可以用数字表示，若用二进制来表示这个数，并用高和低两个电平代表进制中的 “1”和“0”， 则其形成的在高、 低电平之间来回跳变的电压信号就是通常所说的数字信号。
思维碰撞
1.下列信号中，哪些是模拟信号，哪些是数字信号
(1)220V交变电流的电压(交变电流是正弦波电压);
(2)海洋上船只与船只之间的灯光联络信号。
2.请举出模拟信号与数字信号的例子各一个。
以上所举的数字信号的例子中，“1” (高电平)和“0”(低电平)都是代表1位二进制数字。社会生活中还有一-些信息是用信号的“有”和“无”来表达的。例如，古代边关发现敌情时，便在烽火台上一个接个地点起狼烟传递情报，即发现敌人的信息是靠有、无狼烟来表达的。如果将这些信息改用电信号表示，也应使用高电平和低电平，即用1与0表示。一盏电灯亮还是不亮，同样可以用1和0来表达。可见数字信号中的1和0除了表示数字外，还可以表示信号的“有”和“无”、命题的“真”和“假”等事物间的关系。
辨析模拟信号和数字信号各自的特点
数字信号抗干扰，模拟信号表达丰富
Annual Work Summary Report
#02
#2022
案例分析
模拟信号与数字信号
演员的歌声经话简转换的电信号是模拟信号。
一种处理方法是直接放大模拟信号，然后送到扬声器还原出放大的声音。由于信号在处理过程中不可避免地会产生失真，同时还会受到来自各种干扰因素的影响，因而人们听到的歌声也会失真，且伴有“沙沙”的噪声。
另一种处理方法是先将模拟信号转换为数字信号，处理以后再将数字信号还原成模拟信号使扬声器发声。虽然数字信号在处理过程中同样会产生失真，受到干扰，其形状也会发生变化，但它所代表的数字(即“高”和“低”)并未改变。可见数字信号在处理过程中，受波形失真和干扰的影响很小，所以听众能听到音色逼真、不带噪声的歌声。
数字信号受干扰小的原因如图3- 9所示。识别有失真和受干扰影响的数字信号的方法是，设置一个电压门槛(它应介于高电平与低电平之间)，高于此门槛的信号传过去后，输出为1，低于此门槛的信号传过去后，输出为0。
分析总结
从以上案例中可以看出，数字信号只有高、低两个电平，容易识别，失真和干扰对数字信号影响小。
那么数字信号处理的精度如何呢
案例分析
分析总结
电子计时器之所以有这么高的计时精度原因之一就是它 在测量过程中使用了数字信号，也可以说数字信号处理精度高。
数字信号便于记录和保存。由于数字信号中只有1和0两个值，可以很方便地用(具有记忆功能的)电路输出电压的高和低、电容上电荷的有和无、磁性物质的极化方向等方式记录保存，也可用打孔的方法，如穿孔卡利用孔的有和无、光盘利用有无凹坑记录1和0，还可以直接将1和0打印在纸上记录保存。
记录模拟信号就没有记录数字信号那样简单，因为模拟信号包含的信息变化的细节非常丰富，在记录模拟信号时，要保持与原波形不走样，在技术上也有难度，这也就是经多次复制的模拟信号会越来越失真的原因。
模拟信号的优点是信息变化的细节丰富，能直观反映自然界的很多现象，且容易实现，但同时，它的严重缺点是抗干扰能力差。
初识模拟信号和数字信号的转换
A/D转换，D/A转换
Annual Work Summary Report
#03
#2022
自然界中的物理量经传感器转换成的电信号大多数为模拟信号，送入计算机或其他电子控制系统处理之前必须先转换成数字信号。
这种能将模拟信号转换成数字信号的电路称为模数转换器( A/D)。
数字信号被处理后，通常还要恢复成模拟信号，去控制执行元件工作。能将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器( DA )
电子控制系统中，信号的转换过程如图3- 12所示。
谢谢大家
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