模拟数字信号转换原理 ppt课件
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模拟量和数字量的转换—D_A转换器(电子技术课件)
1
2 LSB
FSR
1
2
≤ 0.05%，即 ×
1
2 −1
≤ 0.05% ⇒
1
由于10位D/A转换器分辨率为 10
2 −1
的D/A转换器。
=
1
2 −1
1
1023
≤ 0.1%。
= 0.097%，故应取十位或十位以上
总结
DAC主要技术指标： VLSB 、 VFSR 、分辨率、转换速度、
转换精度
倒T形电阻网络D/A转换器
位数比较多时问题更突出。难以在极为宽广的阻值范围内保证每个电阻
都有很高的精度，对制作集成电路不利且影响转换器精度。
总结
权电阻网络DAC：结构比较简单，所用电阻元件数很少。
但各个电阻阻值相差较大，尤其在输入信号位数比较多时
问题更突出，影响转换器精度。
开关树型DAC
分压器型
双积分型ADC
间接ADC
权电容网络DAC
V-F变换型ADC
总结
1. DAC：数模转换器
ADC：模数转换器
2. DAC的分类、ADC的分类
D/A转换器的应用
以AD7520为例，介绍D/A转换器的应用。
AD7520是一种10位CMOS型的D/A转换集成
芯片，与微处理器完全兼容。该芯片以接口
1
对于n位D/A转换器，分辨率也可表示为：分辨率= 。如10位D/A转换器
2 −1
1
的分辨率为 10
2 −1
=
1
1023
≈ 0.001。DAC输入位数n越多，电路的分辨率越高。
分辨率体现D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。
4. 转换速度：指从输入数字量到转换成稳定的模拟输出电压所需要的时间。
2 LSB
FSR
1
2
≤ 0.05%，即 ×
1
2 −1
≤ 0.05% ⇒
1
由于10位D/A转换器分辨率为 10
2 −1
的D/A转换器。
=
1
2 −1
1
1023
≤ 0.1%。
= 0.097%，故应取十位或十位以上
总结
DAC主要技术指标： VLSB 、 VFSR 、分辨率、转换速度、
转换精度
倒T形电阻网络D/A转换器
位数比较多时问题更突出。难以在极为宽广的阻值范围内保证每个电阻
都有很高的精度，对制作集成电路不利且影响转换器精度。
总结
权电阻网络DAC：结构比较简单，所用电阻元件数很少。
但各个电阻阻值相差较大，尤其在输入信号位数比较多时
问题更突出，影响转换器精度。
开关树型DAC
分压器型
双积分型ADC
间接ADC
权电容网络DAC
V-F变换型ADC
总结
1. DAC：数模转换器
ADC：模数转换器
2. DAC的分类、ADC的分类
D/A转换器的应用
以AD7520为例，介绍D/A转换器的应用。
AD7520是一种10位CMOS型的D/A转换集成
芯片，与微处理器完全兼容。该芯片以接口
1
对于n位D/A转换器，分辨率也可表示为：分辨率= 。如10位D/A转换器
2 −1
1
的分辨率为 10
2 −1
=
1
1023
≈ 0.001。DAC输入位数n越多，电路的分辨率越高。
分辨率体现D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。
4. 转换速度：指从输入数字量到转换成稳定的模拟输出电压所需要的时间。
模拟信号和数字信号ppt课件
电信号也是模拟信号。
Air Flow 温度传感器
模拟电信号
模拟信号电路
处理模拟信号的电路称为模拟电路。下面以一个模拟放大电路为例。
模拟放大电路参数不 同，放大倍数不一样
输入模拟信号
模拟放大电路
放大后输出的波形
模拟信号的特点
模拟信号
不易于传输
以波形的形式传输，容 易受其他信号的干扰而 失真变形，且在传输过
2.6 模拟信号和数字信号
目录
模拟信号 数字信号
数字信号的电学描述
.
模拟信号
概
念
在自然界中,我们可以感知的,在时间和幅值上都是连续的物理量称为
模拟信号;
流星的速度 阳光的温度 朋友的声音
模拟信号
概
念
在自然界中,我们可以感知的,在时间和幅值上都是连续的物理量称为
模拟信号;
在电学中，用传感器将这样的物理量转变成为电信号,这种连续变化的
5V电压系统
1 高电平
负逻辑
0 低电平
5.5V 3.5V
1.5V -0.5VFra bibliotek3.3V电压系统 3.6V 2.3V
1V -0.3V
.
数字信号的电学描述
以5V的系统为例，在数字电路中，用示波器测量出的波形，高低电平的电 压值不同，但在允许的高/低电平范围内，就有确定的二值信号。
号示 波 器 信
电压(V)
干扰 易于存储
数字信号可以存放到 Flsah和ROM的器件中，
比如U盘易，于SD运卡算等
只有0和1两种代码
01000000 00110000 00100000 00010000
00100101
在现例代如电某子个技时术刻中的，温用度模是/数3转7℃换器实 现模拟信号和数字信号的准换。
Air Flow 温度传感器
模拟电信号
模拟信号电路
处理模拟信号的电路称为模拟电路。下面以一个模拟放大电路为例。
模拟放大电路参数不 同，放大倍数不一样
输入模拟信号
模拟放大电路
放大后输出的波形
模拟信号的特点
模拟信号
不易于传输
以波形的形式传输，容 易受其他信号的干扰而 失真变形，且在传输过
2.6 模拟信号和数字信号
目录
模拟信号 数字信号
数字信号的电学描述
.
模拟信号
概
念
在自然界中,我们可以感知的,在时间和幅值上都是连续的物理量称为
模拟信号;
流星的速度 阳光的温度 朋友的声音
模拟信号
概
念
在自然界中,我们可以感知的,在时间和幅值上都是连续的物理量称为
模拟信号;
在电学中，用传感器将这样的物理量转变成为电信号,这种连续变化的
5V电压系统
1 高电平
负逻辑
0 低电平
5.5V 3.5V
1.5V -0.5VFra bibliotek3.3V电压系统 3.6V 2.3V
1V -0.3V
.
数字信号的电学描述
以5V的系统为例，在数字电路中，用示波器测量出的波形，高低电平的电 压值不同，但在允许的高/低电平范围内，就有确定的二值信号。
号示 波 器 信
电压(V)
干扰 易于存储
数字信号可以存放到 Flsah和ROM的器件中，
比如U盘易，于SD运卡算等
只有0和1两种代码
01000000 00110000 00100000 00010000
00100101
在现例代如电某子个技时术刻中的，温用度模是/数3转7℃换器实 现模拟信号和数字信号的准换。
一、模拟信号与数字信号课件(24张PPT)
模数转换器（A/D）
采样
量化
编码
u
4.8
5
3.9
4
3.5
3
2.1
2
1.6 1.3
1
t
u 0101
u
5
5 0100 4
4
0100 4
01010100001000100100
3
0010 0010 0010
2
22
2
1
t
t
摩斯电码的两种信号：
短促的点信号“・0” 保持一定时间的长信号 1
“—”
能够将数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器（D/A）。
模拟信
速度
u
时间
时间
模拟信号
连续变化的量可以用连续变化的曲线或直线描述。
1. 模拟信 号
u声音Biblioteka 形t模拟信号模拟信号：泛指数值可以连续变化的信号。
2. 数字信 号
图书馆借出图书数量
25 23 15 18 20
周一 周二 周三 周四 周五
非连续变化的量可以用柱状图或数字表 示。
2. 数字信 号
u
模拟信号 （1）细节丰富 （2）抗干扰能力差
数字信号 （1）易于识别，抗干扰能力强 （2）便于保存 （3）处理精度高
三、初识模拟信号和数字信号相互转换过程
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，所以送入计算 机或其他电子控制系统处理之前，必须先转 换成数字信号。
能够将模拟信号转换成数字信号的 电路称为模数转换器（A/D）。
信号的“有无” 命题的“真假”
一、 识别模拟信号和数字信号
u
连续变化 ——模拟信号
《AD及DA转换》课件
AD转换器可采用不同的工作模式，包括单次采样模式、连续采样模式和返馈 式模式。工作模式的选择取决于应用的工作模式可供选择，包括并行输出模式、连续波模式和直流偏置模式。每种模式都有不同的 实现方法和性能特点。
《AD及DA转换》PPT课件
本PPT课件将深入介绍AD及DA转换的原理、分类、工作模式，以及采样率、 量化精度等关键概念。我们还会探讨信号处理技术、硬件实现和电路设计等 重要话题。
什么是AD和DA转换
AD（模数）转换将模拟信号转换为数字信号，DA（数模）转换将数字信号转换为模拟信号。这两种转换器 在许多电子系统中起着关键作用。
AD转换器可根据工作原理和特性进行分类，如逐次逼近型、积分型、双斜率 型和ΔΣ型等。每种类型都有其适用的应用场景和性能特点。
DA转换器的分类
DA转换器可以按照数字信号转换为模拟信号的方法进行分类，如加权电阻型、 串行型、并行型和PDM型等。不同类型的转换器适用于不同的应用需求。
AD转换器的工作模式
AD转换的原理和作用
AD转换器使用采样和量化技术将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。它 在信号处理、通信系统和传感器中都有广泛应用。
DA转换的原理和作用
DA转换器将数字信号转换为模拟信号，使其能够在模拟电路中进行进一步处 理和传输。它在音频、视频和通信等领域中扮演着核心角色。
AD转换器的分类
《AD及DA转换》PPT课件
本PPT课件将深入介绍AD及DA转换的原理、分类、工作模式，以及采样率、 量化精度等关键概念。我们还会探讨信号处理技术、硬件实现和电路设计等 重要话题。
什么是AD和DA转换
AD（模数）转换将模拟信号转换为数字信号，DA（数模）转换将数字信号转换为模拟信号。这两种转换器 在许多电子系统中起着关键作用。
AD转换器可根据工作原理和特性进行分类，如逐次逼近型、积分型、双斜率 型和ΔΣ型等。每种类型都有其适用的应用场景和性能特点。
DA转换器的分类
DA转换器可以按照数字信号转换为模拟信号的方法进行分类，如加权电阻型、 串行型、并行型和PDM型等。不同类型的转换器适用于不同的应用需求。
AD转换器的工作模式
AD转换的原理和作用
AD转换器使用采样和量化技术将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。它 在信号处理、通信系统和传感器中都有广泛应用。
DA转换的原理和作用
DA转换器将数字信号转换为模拟信号，使其能够在模拟电路中进行进一步处 理和传输。它在音频、视频和通信等领域中扮演着核心角色。
AD转换器的分类
《通信原理》第04章模拟信号的数字化精品PPT课件
ห้องสมุดไป่ตู้
t
…
t
…
t
S(f)
( f ) Sk ( f ) Sˆ( f )
f
…
f
…
f
t
f
7
4.2.1 低通模拟信号的抽样
频谱混叠
S(f)
spectrum aliasing
f ( f )
f
Sk ( f )
…
…
f
8
4.2.1 低通模拟信号的抽样
ideal lowpass filter
抽样信号恢复低通滤波器
s(t)
s(t)
t
t
δT (t)
c (t)
t
t
sk(t)
sk(t)
t
t
3
4.2.1 低通模拟信号的抽样
band-limited signal
低通抽样定理 一个带宽有限信号 s (t) 的最高频率为 fH ，若
抽样频率 fs ≥ 2 fH ，则可以由抽样信号序列 sk (t) 无 失真地恢复原始信号 s (t) 。 说明
抽样频率与信号频率的关系曲线
fs 4B
3B
2B
B
O
B 2B 3B 4B 5B 6B
fL
15
4.2.2 带通模拟信号的抽样
带通抽样的频谱
fH = 4 kHz fL = 3 kHz B = 1 kHz
fs = 2 kHz
S(f)
−4B
0
4B
Sk( f )
bandpass sampling
f
−4fs −3fs −2fs −fs O fs 2fs 3fs 4fs
领域也有广泛应用
pulse amplitude modulation (PAM)
t
…
t
…
t
S(f)
( f ) Sk ( f ) Sˆ( f )
f
…
f
…
f
t
f
7
4.2.1 低通模拟信号的抽样
频谱混叠
S(f)
spectrum aliasing
f ( f )
f
Sk ( f )
…
…
f
8
4.2.1 低通模拟信号的抽样
ideal lowpass filter
抽样信号恢复低通滤波器
s(t)
s(t)
t
t
δT (t)
c (t)
t
t
sk(t)
sk(t)
t
t
3
4.2.1 低通模拟信号的抽样
band-limited signal
低通抽样定理 一个带宽有限信号 s (t) 的最高频率为 fH ，若
抽样频率 fs ≥ 2 fH ，则可以由抽样信号序列 sk (t) 无 失真地恢复原始信号 s (t) 。 说明
抽样频率与信号频率的关系曲线
fs 4B
3B
2B
B
O
B 2B 3B 4B 5B 6B
fL
15
4.2.2 带通模拟信号的抽样
带通抽样的频谱
fH = 4 kHz fL = 3 kHz B = 1 kHz
fs = 2 kHz
S(f)
−4B
0
4B
Sk( f )
bandpass sampling
f
−4fs −3fs −2fs −fs O fs 2fs 3fs 4fs
领域也有广泛应用
pulse amplitude modulation (PAM)
模拟信号与数字信号的相互转换
编码
编码
将量化后的离散幅度信号转换为 二进制代码的过程。
编码方式
常见的编码方式有二进制编码、 格雷码等。
编码效率
编码效率是指编码过程中所使用 的二进制位数与量化级数的比值， 编码效率越高，传输和存储所需 的带宽和容量越小。
03
数字信号到模拟信号的转换
解码
解码
将数字信号转换为模拟信号的第一步是将数字信号解码为可识别的二进制数据。 解码过程通常涉及将数字信号转换为二进制代码，然后根据特定的编码方案将 这些二进制代码解码为模拟信号。
抗混叠滤波器设计
01
抗混叠滤波器的作用
在模拟信号转换为数字信号的过程中，抗混叠滤波器用于限制模拟信号
的带宽，防止高于采样频率的信号混入，从而避免混叠效应的产生。
02
抗混叠滤波器的设计方法
可以采用低通滤波器、带阻滤波器等不同类型的设计方法，根据实际需
求选择合适的设计方案。
03
抗混叠滤波器的性能指标
需要考虑滤波器的阶数、截止频率、通带和阻带的波动等性能指标，以
图像处理
模拟图像转数字图像
通过扫描仪或摄像头将纸质文档、照片等模拟图像转换为数字图 像。
数字图像转模拟图像
在显示时，数字图像通过显示器还原为模拟图像，呈现给用户。
分辨率与显示效果
数字图像的分辨率越高，显示效果越清晰，但所需的存储空间和 传输带宽也越大。
通信系统
模拟通信与数字通信
模拟通信传输的是连续的信号，而数 字通信传输的是离散的信号。
采样定理
采样定理指出，为了不失 真地恢复原始模拟信号， 采样频率必须至少为模拟 信号最高频率的两倍。
量化
量化
将连续幅度的离散时间信 号转换为具有有限数量的 离பைடு நூலகம்幅度的过程。
通信原理课件：模拟信号的数字传输
数字信号传输过程中的误差
讨论数字信号传输过程中的量化误差、信道误差和解调误差，并探索如何降 低这些误差。
数字信号传输过程的相关参数
介绍采样率、量化位数和信噪比等与数字信号传输相关的重要参数，并解释它们的意义和影响。
数字信号传输的应用
探索数字音频的传输、视信号的数字传输以及数字通信系统在各个领域的应 用。
结论与总结
总结数字传输技术的优势与不足，并展望未来数字传输技术的发展趋势。
通信原理课件：模拟信号 的数字传输
模拟信号的数字传输是通信原理中的重要概念。通过将模拟信号转换为数字 信号，我们可以实现更高的传输效率和更低的传输误差。
模拟信号的数字传输概述
模拟信号与数字信号的差异以及模拟信号的数字传输的必要性。探讨模拟信 号的数字PCM）、Δ-调制（Delta）和组合型编码（DPCM）等常用的模拟信号数字化方法。
数模和模数转换PPT课件
第29页/共64页
2、量化和编码 由于输入电压的幅值是连续变化的，它的幅值不一定是其量化单位的整倍
数，所以量化过程会引入误差，这种误差叫量化误差。
量化后的信号只是一个幅值离散的信号，为了对量化后的信号进行处理， 还应该把量化的结果用二进制代码或其它形式表示出来，这个过程就叫做编码。
量化的方法一般有两种：只舍不入法和有舍有入法。
把模拟量转化为数字量的过程称为模-数转换，把相应的转换器件称为模-数转 换器（Analog-Digital Converter，简称A/D转换器或ADC ）。
把数字量转化为模拟量的过程称为数-模转换， 把相应的转换器件称为数-模转 换器（Digital-Analog Converter，简称D/A转换器或DAC ）
克，秤量步骤：
顺序 1 2 3 4
砝码重 8g 8g+4 g 8g+4g+2g 8g+4g+1g
比较判断 8g < 13g
保留
12g < 13g
保留
14g > 13g 撤去
13g ＝13g
保留
第38页/共64页
逐次渐近型A/D转换器的基本工作原理是： a. 控制电路首先把寄存器的最高位置1， 其它各位置0。
第25页/共64页
(2) 转换误差 偏移误差：数字输入代码全为0时， D/A转换器的输出电压与理想输出电 压0V之差。
增益误差： 为数字输入代码由全0变 全1时，输出电压变化量与理想输出 电压变化量之差。
第26页/共64页
非线性误差：为D/A转换器实际输出电 压值与理想输出电压值之间偏差的最大 值。
第30页/共64页
0~0.7V的模拟信号转化为3位二进制数码的量化过程
2、量化和编码 由于输入电压的幅值是连续变化的，它的幅值不一定是其量化单位的整倍
数，所以量化过程会引入误差，这种误差叫量化误差。
量化后的信号只是一个幅值离散的信号，为了对量化后的信号进行处理， 还应该把量化的结果用二进制代码或其它形式表示出来，这个过程就叫做编码。
量化的方法一般有两种：只舍不入法和有舍有入法。
把模拟量转化为数字量的过程称为模-数转换，把相应的转换器件称为模-数转 换器（Analog-Digital Converter，简称A/D转换器或ADC ）。
把数字量转化为模拟量的过程称为数-模转换， 把相应的转换器件称为数-模转 换器（Digital-Analog Converter，简称D/A转换器或DAC ）
克，秤量步骤：
顺序 1 2 3 4
砝码重 8g 8g+4 g 8g+4g+2g 8g+4g+1g
比较判断 8g < 13g
保留
12g < 13g
保留
14g > 13g 撤去
13g ＝13g
保留
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逐次渐近型A/D转换器的基本工作原理是： a. 控制电路首先把寄存器的最高位置1， 其它各位置0。
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(2) 转换误差 偏移误差：数字输入代码全为0时， D/A转换器的输出电压与理想输出电 压0V之差。
增益误差： 为数字输入代码由全0变 全1时，输出电压变化量与理想输出 电压变化量之差。
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非线性误差：为D/A转换器实际输出电 压值与理想输出电压值之间偏差的最大 值。
第30页/共64页
0~0.7V的模拟信号转化为3位二进制数码的量化过程
ADC工作原理PPT优秀课件
普中STM32开发板带您进入ARM世界
一：ADC介绍
12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器。它 有多达18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。 各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式 执行。ADC的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16 位数据寄存器中。模拟看门狗特性允许应用程序检测 输入电压是否超出用户定义的高/低阀值。ADC 的输 入时钟不得超过14MHz，它是由PCLK2经分频产生。
通过设置ADC_CR2寄存器的CAL位启动校准。一旦校准结 束，CAL位被硬件复位，可以开始正常转换。建议在上电时执 行一次ADC校准。校准阶段结束后，校准码储存在ADC_DR 中。
注意： 1 建议在每次上电后执行一次校准。 2 启动校准前，ADC必须处于关电状态(ADON=’0’)超
过至少两个ADC时钟周期。
● 如果一个注入通道被转换： ─ 转换数据被储存在16位的ADC_DRJ1寄存器中 ─ JEOC(注入转换结束)标志被设置 ─ 如果设置了JEOCIE位，则产生中断。然后ADC停止。
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五：连续转换模式
在连续转换模式中，当前面ADC转换一结束马上就启动另一次 转换。此模式可通过外部触发启动或通过设置ADC_CR2寄存器上的 ADON位启动，此时CONT位是1。
● 规则组由多达16个转换组成。规则通道和它们的转换顺序在 ADC_SQRx寄存器中选择。规则组中转换的总数应写入ADC_SQR1寄存器的 L[3:0]位中。
● 注入组由多达4个转换组成。注入通道和它们的转换顺序在 ADC_JSQR寄存器中选择。注入组里的转换总数目应写入ADC_JSQR寄存器的 L[1:0]位中。
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一：ADC介绍
12位ADC是一种逐次逼近型模拟数字转换器。它 有多达18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。 各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式 执行。ADC的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16 位数据寄存器中。模拟看门狗特性允许应用程序检测 输入电压是否超出用户定义的高/低阀值。ADC 的输 入时钟不得超过14MHz，它是由PCLK2经分频产生。
通过设置ADC_CR2寄存器的CAL位启动校准。一旦校准结 束，CAL位被硬件复位，可以开始正常转换。建议在上电时执 行一次ADC校准。校准阶段结束后，校准码储存在ADC_DR 中。
注意： 1 建议在每次上电后执行一次校准。 2 启动校准前，ADC必须处于关电状态(ADON=’0’)超
过至少两个ADC时钟周期。
● 如果一个注入通道被转换： ─ 转换数据被储存在16位的ADC_DRJ1寄存器中 ─ JEOC(注入转换结束)标志被设置 ─ 如果设置了JEOCIE位，则产生中断。然后ADC停止。
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五：连续转换模式
在连续转换模式中，当前面ADC转换一结束马上就启动另一次 转换。此模式可通过外部触发启动或通过设置ADC_CR2寄存器上的 ADON位启动，此时CONT位是1。
● 规则组由多达16个转换组成。规则通道和它们的转换顺序在 ADC_SQRx寄存器中选择。规则组中转换的总数应写入ADC_SQR1寄存器的 L[3:0]位中。
● 注入组由多达4个转换组成。注入通道和它们的转换顺序在 ADC_JSQR寄存器中选择。注入组里的转换总数目应写入ADC_JSQR寄存器的 L[1:0]位中。
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通信原理教程模拟信号的数字化PPT课件
如天线、解调器、解码器等。
数字信号接收质量
数字信号接收质量受到多种因素 的影响，如信道质量、噪声干扰、 失真等，需要采取相应的措施来
提高数字信号接收质量。
数字信号的抗干扰能力
抗干扰能力
数字信号在传输过程中受到各种 噪声和干扰的影响较小，具有较
强的抗干扰能力。
抗干扰技术
为了进一步提高数字信号的抗干扰 能力，可以采用多种抗干扰技术， 如信道编码、差错控制编码、扩频 通信等。
通信原理教程：模拟 信号的数字化ppt课
件
目录
• 引言 • 模拟信号与数字信号的对比 • 模拟信号的数字化过程 • 数字信号的传输与接收 • 数字信号的优势与应用 • 结论
01
引言
主题简介
01
模拟信号的数字化是通信原理中 的重要概念，涉及信号的采样、 量化和编码等过程。
02
本课程将介绍模拟信号数字化的 基本原理、方法和技术，以及其 在通信系统中的应用。
数字信号的特点
数字信号的值在时间上是离散的，幅 度上也是离散的，只能表示有限的离 散状态。
模拟信号与数字信号的优缺点比较
模拟信号的优点
模拟信号能够表示连续 变化的物理量，因此能 够更准确地表示实际物
理量。
模拟信号的缺点
模拟信号容易受到噪声 和干扰的影响，传输过
程中也容易失真。
数字信号的优点
数字信号具有抗干扰能 力强、传输可靠、精度 高、易于存储和复制等
THANKS
感谢观看
优点。
数字信号的缺点
数字信号是离散的，不 能表示连续变化的物理 量，因此在某些领域可
能不够准确。
03
模拟信号的数字化过程
采样
01
02
数字信号接收质量
数字信号接收质量受到多种因素 的影响，如信道质量、噪声干扰、 失真等，需要采取相应的措施来
提高数字信号接收质量。
数字信号的抗干扰能力
抗干扰能力
数字信号在传输过程中受到各种 噪声和干扰的影响较小，具有较
强的抗干扰能力。
抗干扰技术
为了进一步提高数字信号的抗干扰 能力，可以采用多种抗干扰技术， 如信道编码、差错控制编码、扩频 通信等。
通信原理教程：模拟 信号的数字化ppt课
件
目录
• 引言 • 模拟信号与数字信号的对比 • 模拟信号的数字化过程 • 数字信号的传输与接收 • 数字信号的优势与应用 • 结论
01
引言
主题简介
01
模拟信号的数字化是通信原理中 的重要概念，涉及信号的采样、 量化和编码等过程。
02
本课程将介绍模拟信号数字化的 基本原理、方法和技术，以及其 在通信系统中的应用。
数字信号的特点
数字信号的值在时间上是离散的，幅 度上也是离散的，只能表示有限的离 散状态。
模拟信号与数字信号的优缺点比较
模拟信号的优点
模拟信号能够表示连续 变化的物理量，因此能 够更准确地表示实际物
理量。
模拟信号的缺点
模拟信号容易受到噪声 和干扰的影响，传输过
程中也容易失真。
数字信号的优点
数字信号具有抗干扰能 力强、传输可靠、精度 高、易于存储和复制等
THANKS
感谢观看
优点。
数字信号的缺点
数字信号是离散的，不 能表示连续变化的物理 量，因此在某些领域可
能不够准确。
03
模拟信号的数字化过程
采样
01
02
数模转换原理
数模转换原理
数模转换原理是指将模拟信号转换为数字信号的过程。
在现代电子技术中，数字信号处理已经成为主要的信号处理方式，而模拟信号处理逐渐被淘汰。
为了将模拟信号转换为数字信号，并进行相应的处理和分析，需要使用数模转换原理。
数模转换原理的基本思想是将模拟信号按照一定的规则分段并量化，然后将各段信号转换为对应的数字信号。
具体的实现过程包括以下几个步骤：
1. 采样：将模拟信号在一定时间间隔内进行离散采样，得到一系列模拟信号的采样值。
2. 量化：对采样到的模拟信号进行量化处理，将连续的模拟信号值转换成离散的数字信号值。
在量化过程中会引入量化误差，该误差会对信号的恢复和处理产生影响。
3. 编码：将量化后的数字信号用二进制代码表示，形成数字信号的编码。
编码方式有很多种，常见的有脉冲编码调制（PCM）、Δ调制（DM）等。
4. 数字信号处理：对编码后的数字信号进行进一步处理、分析和传输。
由于数字信号具有稳定性、可靠性和灵活性等优势，可以通过数字信号处理算法实现各种信号的增强、解码和恢复等功能。
数模转换原理的应用广泛，例如在通信领域中，将模拟音频信号转换为数字信号后可以进行数字压缩、传输和重放；在计算机与控制系统中，将模拟物理量信号转换为数字信号可实现高精度测量和控制等功能。
数模转换原理的发展使得模拟与数字信号处理相互结合，为现代电子技术的发展提供了重要的支撑。
模拟声音信号转为数字信号的过程课件.ppt
采样频率：每秒对声音波形采样的次数，即每秒读取点 的个数，单位：赫兹（Hz）。
量化：就是将采样得到的幅度值进行数 字化。
用若干个声音信号的幅度值来 描述的音频信号波形图
将声音信号的幅度值划分为若干 等级，每一个等级对应一个数值
量化位数：记录一个数据所使用的二进制位数。
编码：把量化后的值用一组二进制数字 代码表示。
模拟声音信号转换为数字信号 的过程
声波
电波
麦克风——将声音信号转换为电信号。
*可以上网查询一下麦克风的工作原理。
电波 （模拟信号）
电波 (数字信号)
模数转 换器
通过取样转换 成离散的数字量。
*离散量是指分散开来的、不存在中间值的量。 *计算机使用0、1记录信息，没有0、1之间的小数，即不连续 的，这就叫离散。
0010 0110 0111 0101 0010 0011 1001
比特率：表示经过编码（压缩）后的音数据每秒钟需要用 多少个比特（最小的二进制单位）来表示。
数字化后影响音频质量的因素
• 采样频率 越高，音频质量越高
• 量化位数 越高，音频质量越高
• 声道数 单声道、双声道（立体声）
• 比特率 越高，音频质量越高
模数转换器处理信息的过程
• 采样：以相等的间隔来测量模拟信号的物 理量，完成对连续模拟信号的离散化提取。
• 量化：将采样得到的幅度值进行数字化。 • 编码：将量化后的值用一组二进制数字代
码表示。
声音采样：每间隔一段时间在模拟音频 波形上读取一个声音信号的幅度值。
模拟音频信号波形示意图
选取更多点来 描述音频信号波形图
• 量化位数
16位 (声音量级分为216＝65536级）
模拟信号和数字信号课件
可听性。
压缩
通过使用压缩器来减小信号的 动态范围，以增加信号的可听
性或可视性。
解调
通过使用解调器来从调制信号 中恢复出原始信号。
03
数字信号及其处理
数字信号的概念
离散性
数字信号在时间或幅度上 都是离散的。
确定性
数字信号的波形是确定的 ，可以用数学表达式描述 。
有限性
数字信号的取值是有限的 ，可以表示为0或1。
的样本值。
量化
对采样值进行数字化，将连续的 模拟量转换为有限的离散数值。
编码
将量化后的数值转换为二进制码 或其他数字表示形式。
数字信号转换为模拟信号
解码
将数字信号转换为对应的二进制码或其他数字表 示形式。
逆量化
将解码后的数值转换为对应的模拟量。
插值
在离散的时间点上重新构建连续的模拟信号。
05
模拟信号和数字信号的 应用
模拟信号的应用
音频信号
模拟信号用于传输音频信号， 如电话、广播等。
视频信号
模拟信号用于传输视频信号， 如电视、电影等。
交流电源
交流电源是模拟信号的一种， 用于提供电力。
温度传感器
模拟信号用于温度传感器的测 量，如热电偶、热电阻等。
数字信号的应用
计算机通信
数字信号用于计算机之间的通信，如 网络连接、USB接口等。
频率调制
将消息信号的频率调制到 一个载波的频率上，使载 波的频率随消息信号的变 化而变化。
相位调制
将消息信号的相位调制到 一个载波的相位上，使载 波的相位随消息信号的变 化而变化。
模拟信号的处理方法
01
02
03
04
滤波
通过使用滤波器来限制信号的 频率范围，以减少噪声或干扰
压缩
通过使用压缩器来减小信号的 动态范围，以增加信号的可听
性或可视性。
解调
通过使用解调器来从调制信号 中恢复出原始信号。
03
数字信号及其处理
数字信号的概念
离散性
数字信号在时间或幅度上 都是离散的。
确定性
数字信号的波形是确定的 ，可以用数学表达式描述 。
有限性
数字信号的取值是有限的 ，可以表示为0或1。
的样本值。
量化
对采样值进行数字化，将连续的 模拟量转换为有限的离散数值。
编码
将量化后的数值转换为二进制码 或其他数字表示形式。
数字信号转换为模拟信号
解码
将数字信号转换为对应的二进制码或其他数字表 示形式。
逆量化
将解码后的数值转换为对应的模拟量。
插值
在离散的时间点上重新构建连续的模拟信号。
05
模拟信号和数字信号的 应用
模拟信号的应用
音频信号
模拟信号用于传输音频信号， 如电话、广播等。
视频信号
模拟信号用于传输视频信号， 如电视、电影等。
交流电源
交流电源是模拟信号的一种， 用于提供电力。
温度传感器
模拟信号用于温度传感器的测 量，如热电偶、热电阻等。
数字信号的应用
计算机通信
数字信号用于计算机之间的通信，如 网络连接、USB接口等。
频率调制
将消息信号的频率调制到 一个载波的频率上，使载 波的频率随消息信号的变 化而变化。
相位调制
将消息信号的相位调制到 一个载波的相位上，使载 波的相位随消息信号的变 化而变化。
模拟信号的处理方法
01
02
03
04
滤波
通过使用滤波器来限制信号的 频率范围，以减少噪声或干扰
《ADC工作原理》课件
闸流型
闸流型ADC通过控制开关， 将输入信号的电荷注入或 排出电容上，并通过对比 器进行比较，最终得到数 字输出。
并行型
并行型ADC将输入信号拆分 为多个较低精度的子信号， 每个子信号通过独立的ADC 通道进行转换，并在最后 合并为一个数字输出。
ADC的工作过程
1
量化
2
采样的模拟信号通过量化器，被
《ADC工作原理》PPT课件
ADC的定义和作用
1 定义
模数转换器（ADC）是一种电子设备，用于将模拟信号转换为数字形式，以便于数字系统 的处理和分析。
2 作用
ADC广泛应用于各种领域，包括通信、音频、图像处理、医疗仪器和工业自动化等，在数 字系统中起到重要作用。
ADC的基本原理
1 采样
ADC通过等间距采样 的方式，将连续的模 拟信号转换为离散的 样本。
转换为一系列离散的数字级别。
3
采样
ADC按照一定的时间间隔连续采样 模拟信号。
编码
经过量化的数字级别被编码器转 换为二进制形式，作为数字输出。
ADC的应用领域
通信
ADC用于数字通信设备中的信号采集和处 理，包括无线通信、卫星通信等。
音频
ADC用于音频设备中的模拟信号转换，如 音频录制、音频处理等。
图像处理
ADC在数字摄像机、图像传感器等设备中， 将光信号转换为数字图像。
医疗仪器
ADC在医疗设备中的信号检测和数据处理 中起到关键作用，如心电图仪、血压计等。
ADC的发展趋势
1 高速
随着数字系统的发展，需要更高速的ADC以满足实时性要求。
2 高分辨率
随着科技进步，人们对于更高分辨率的数字信号处理需求越来越多。
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模拟信号-数字信号转换原理
模拟数字信号转换原理
1
基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
2
基本概念
模拟信号
时间连续，取值连续 信号的原始形态： 温度 压力 重量 声音 图像 传输过程中，抗干扰差，有噪声积累，保密性差 处理电路不易于集成，体积大，功耗大
为滤除高频干扰，模拟信号要先做低通滤波 STM32F10x芯片内部的ADC参考电压是3.3V，因此模拟
信号进入ADC之前要进行分压
模拟数字信号转换原理
19
在产品中的应用
模拟/数字转换的应用
模拟传感器（吊重、高度、幅度、风速 ）输出的是0-5V模 拟信号，要转换为数字信号
使用STM32F10x芯片集成的ADC，分辨率12位，逐次逼 近型
转换时间：完成一次转换需要的时间 输出值：D = A/Vref * (2n-1)
A ：模拟输入 Vref ：参考电压 n ：ADC位数
模拟数字信号转换原理
10
ADC分类
模拟/数字转换
并行比较型 逐次逼近型 Σ-Δ型（积分型）
模拟数字信号转换原理
11
模拟/数字转换
并行比较型ADC
直接转换型，速度快 N位转换需要2n-1个比较
模拟数字信号转换原理
3
数字信号
基本概念
时间离散，取值离散 信号处理的中间形式 传输过程中，抗干扰好，无噪声积累 便于存储、处理和交换，保密性好 处理电路易于集成，设备体积小
模拟数字信号转换原理
4
基本概念
信号转换
ADC：模拟信号转换为数字信号的电路 DAC： 数字信号转换为模拟信号的电路
器，电路规模大，成本高 用于高速信号转换场合 （例如视频信号）
模拟数字信号转换原理
12
模拟/数字转换
逐次逼近型ADC
逐位比较，转换速度 慢（N位需要N个时钟 周期）
电路规模小，成本低 最常用的ADC
模拟数字信号转换原理
13
Σ-Δ型ADC
模拟/数字转换
间接型转换，过采样+噪声成形+数值滤波和抽取 分辨率高，通常为16位-24位，高精度型ADC 适合极低频率的信号（直流信号）的转换 成本高，通常用于高精度信号转换
模拟数字信号转换原理
21
在产品中的应用
数字/模拟转换的应用
PWM波：周期性方波，占空比可变
模拟数字信号转换原理
22
模拟数字信号转换原理
16
数字/模拟转换
DAC原理（倒T型电阻网络型）
模拟数字信号转换原理
17
基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
18
在产品中的应用
模拟/数字转换的应用
模拟传感器（吊重、高度、幅度、风速 ）输出的是0-5V模 拟信号，要转换为数字信号
使用STM32F10x芯片集成的ADC，分辨率12位，逐次逼 近型
量化误差：由于舍入产生 编码：把量化的数值用二进制代码表示 量化单位越小，量化误差就越小，但最终编码结果的位数
也会越多
模拟数字信号转换原理
9
ADC指标
模拟/数字转换
分辨率：引起输出变动1个 LSB时，输入模拟信号的变化 量，通常用位数表示。
转换误差：实际输出和理想值的相对误差，通常用LSB的 倍数表示
为滤除高频干扰，模拟信号要先做低通滤波 STM32F10x芯片内部的ADC参考电压是3.3V，因此模拟
信号进入ADC之前要进行分压
模拟数字信号转换原理
20
在产品中的应用
数字/模拟转换的应用
PM530S屏亮度调整电路使用了简化版的DAC 简化DAC：PWM加RC低通滤波，适合精度要求不高的场合
模拟数字信号转换原理
5
基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
6
转换过程
模拟/数字转换
四个步骤：采样、保持、量化、编码
模拟波形
模拟/数字转换
电路原理
模拟数字信号转换原理
8
模拟/数字转换
量化和编码
量化：将离散信号的幅度变化为某个最小单位的整数倍， 这个最小单位称为量化单位
模拟数字信号转换原理
14
基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
15
DAC指标
数字/模拟转换
分辨率：通常用位数表示 转换误差：实际输出值和理论值的最大偏差 转换时间：从输入数字量到输出模拟量的时间 输出值：A = D/(2n-1) * Vref
D ：数字输入 Vref ：参考电压 n ： DAC位数
模拟数字信号转换原理
1
基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
2
基本概念
模拟信号
时间连续，取值连续 信号的原始形态： 温度 压力 重量 声音 图像 传输过程中，抗干扰差，有噪声积累，保密性差 处理电路不易于集成，体积大，功耗大
为滤除高频干扰，模拟信号要先做低通滤波 STM32F10x芯片内部的ADC参考电压是3.3V，因此模拟
信号进入ADC之前要进行分压
模拟数字信号转换原理
19
在产品中的应用
模拟/数字转换的应用
模拟传感器（吊重、高度、幅度、风速 ）输出的是0-5V模 拟信号，要转换为数字信号
使用STM32F10x芯片集成的ADC，分辨率12位，逐次逼 近型
转换时间：完成一次转换需要的时间 输出值：D = A/Vref * (2n-1)
A ：模拟输入 Vref ：参考电压 n ：ADC位数
模拟数字信号转换原理
10
ADC分类
模拟/数字转换
并行比较型 逐次逼近型 Σ-Δ型（积分型）
模拟数字信号转换原理
11
模拟/数字转换
并行比较型ADC
直接转换型，速度快 N位转换需要2n-1个比较
模拟数字信号转换原理
3
数字信号
基本概念
时间离散，取值离散 信号处理的中间形式 传输过程中，抗干扰好，无噪声积累 便于存储、处理和交换，保密性好 处理电路易于集成，设备体积小
模拟数字信号转换原理
4
基本概念
信号转换
ADC：模拟信号转换为数字信号的电路 DAC： 数字信号转换为模拟信号的电路
器，电路规模大，成本高 用于高速信号转换场合 （例如视频信号）
模拟数字信号转换原理
12
模拟/数字转换
逐次逼近型ADC
逐位比较，转换速度 慢（N位需要N个时钟 周期）
电路规模小，成本低 最常用的ADC
模拟数字信号转换原理
13
Σ-Δ型ADC
模拟/数字转换
间接型转换，过采样+噪声成形+数值滤波和抽取 分辨率高，通常为16位-24位，高精度型ADC 适合极低频率的信号（直流信号）的转换 成本高，通常用于高精度信号转换
模拟数字信号转换原理
21
在产品中的应用
数字/模拟转换的应用
PWM波：周期性方波，占空比可变
模拟数字信号转换原理
22
模拟数字信号转换原理
16
数字/模拟转换
DAC原理（倒T型电阻网络型）
模拟数字信号转换原理
17
基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
18
在产品中的应用
模拟/数字转换的应用
模拟传感器（吊重、高度、幅度、风速 ）输出的是0-5V模 拟信号，要转换为数字信号
使用STM32F10x芯片集成的ADC，分辨率12位，逐次逼 近型
量化误差：由于舍入产生 编码：把量化的数值用二进制代码表示 量化单位越小，量化误差就越小，但最终编码结果的位数
也会越多
模拟数字信号转换原理
9
ADC指标
模拟/数字转换
分辨率：引起输出变动1个 LSB时，输入模拟信号的变化 量，通常用位数表示。
转换误差：实际输出和理想值的相对误差，通常用LSB的 倍数表示
为滤除高频干扰，模拟信号要先做低通滤波 STM32F10x芯片内部的ADC参考电压是3.3V，因此模拟
信号进入ADC之前要进行分压
模拟数字信号转换原理
20
在产品中的应用
数字/模拟转换的应用
PM530S屏亮度调整电路使用了简化版的DAC 简化DAC：PWM加RC低通滤波，适合精度要求不高的场合
模拟数字信号转换原理
5
基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
6
转换过程
模拟/数字转换
四个步骤：采样、保持、量化、编码
模拟波形
模拟/数字转换
电路原理
模拟数字信号转换原理
8
模拟/数字转换
量化和编码
量化：将离散信号的幅度变化为某个最小单位的整数倍， 这个最小单位称为量化单位
模拟数字信号转换原理
14
基本概念 模拟/数字转换 数字/模拟转换 在产品中的应用
模拟数字信号转换原理
15
DAC指标
数字/模拟转换
分辨率：通常用位数表示 转换误差：实际输出值和理论值的最大偏差 转换时间：从输入数字量到输出模拟量的时间 输出值：A = D/(2n-1) * Vref
D ：数字输入 Vref ：参考电压 n ： DAC位数