張家豪

(咸陽師范學院，陜西 咸陽 712000)

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基于數(shù)字電路對模擬信號的轉(zhuǎn)化研究

張家豪

(咸陽師范學院，陜西 咸陽 712000)

摘要：因為數(shù)字電路是以數(shù)字為基礎的一種電路，數(shù)字電路所用到的數(shù)字是“0”和“1”，所以采用數(shù)字電路較為簡單，只有“0”和“1”這兩個數(shù)字，其它的信號都是由“0”和“1”組合而成的。模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)化是需要一定的邏輯電路設計的，模擬信號是生活中實際的信號，而數(shù)字信號則是找到模擬信號關(guān)鍵的一系列點，最后把這些點連接起來，就可以得出數(shù)字信號，數(shù)字信號與模擬信號相比較，沒有模擬信號準確但在一定的范圍內(nèi)與真實的信號相差不大，可以認為就是實際物體所發(fā)出的信號。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路；模擬信號；信號轉(zhuǎn)化

1引言

數(shù)字信號在人們實際生活中，運用方便快捷，而且信號非常的穩(wěn)定，非常的好用。譬如數(shù)字電視，數(shù)字電視就是采用數(shù)字轉(zhuǎn)化的，把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。那到底是怎樣把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的呢，那就是把模擬信號通過數(shù)字電路，數(shù)字電路對模擬信號進行轉(zhuǎn)化，從數(shù)字電路中輸出的就是數(shù)字信號，這樣就達到了模擬信號數(shù)字化。

信號一般都是連續(xù)不斷的，我們看一下用不連續(xù)的物理量來處理連續(xù)的物理量時看會發(fā)生什么現(xiàn)象。就空氣中的聲音而言，聲音中聲壓是連續(xù)不斷變化的信號，我們?nèi)∧骋凰查g的聲音信號，將其表示成為一個電壓。以此時的電壓值為基礎，使用邏輯電路改變信號。如果將連續(xù)變化的聲壓每隔一定的時間間隔進行采樣并將其連接。我們可以發(fā)現(xiàn)原來光滑的曲線，現(xiàn)在變成了有小鋸齒的波了。通過這樣的取樣模擬信號，可在數(shù)字電路中處理模擬信號

2數(shù)字電路放大模擬信號

數(shù)字電路就是人們常說的邏輯電路，就是“0”和“1”的數(shù)字組合領(lǐng)域。在這里沒有電壓的說法，只有“0”和“1”的組合，怎樣找到“0”和“1”與電壓的聯(lián)系是邏輯電路的精髓所在，這也是設計數(shù)字電路最重要的一點。利用數(shù)字電路來處理“0”和“1”的值，來表達出數(shù)字電路的動作，從而得出人們想要的東西。利用數(shù)字電路來處理模擬信號的基本原理，其實理解起來并不難，就是把模擬信號進行A/D變換，即是模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，輸入到數(shù)字電路中。當模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)值時，之后輸出的就是數(shù)字電路了。

在人們獲取頻率的時候，有時會遇到抽樣頻率的變換問題。當電路系統(tǒng)工作在一個“多抽樣率”的情況下，就會遇到抽樣頻率的變換，不進行頻率的變換是達不到人們希望的效果，只有對抽樣頻率進行變換，才能完成人們的意愿。譬如多媒體，在使用多媒體時既有語音、視頻、圖像、數(shù)據(jù)等的傳輸，這些語音、視頻、圖像、數(shù)據(jù)都有各自對應的頻率，當它們組合在一起時就完成了人們想要完成的工作。顯然對不同頻率的抽樣，是不同的必須實行抽樣率的變換，使得達到人們的意愿。

3數(shù)字信號在生活中的應用

用數(shù)字信號處理模擬信號，是用數(shù)字方法對信號進行分析、變換、濾波、檢測、調(diào)制、解調(diào),是一種快速算法的技術(shù)學科。在生活中，有很多人都認為,用數(shù)字信號處理模擬信號，主要是對數(shù)字濾波技術(shù)、離散變換快速算法和譜分析方法等進行研究。隨著數(shù)字電路和電路系統(tǒng)的發(fā)展以及計算機技術(shù)的迅速的發(fā)展，最終使得數(shù)字信號處理技術(shù)得到了空前的發(fā)展，人們生活在數(shù)字信號的海洋世界里，顯然對這門技術(shù)的應用領(lǐng)域也是十分的廣泛。

數(shù)字信號處理技術(shù)可以制成數(shù)字濾波器，數(shù)字濾波器在生活中運用方式有很多，大致可分為有限沖激響應和無限沖激響應兩大類型，這兩種類型可用硬件和軟件兩種方式分別來實現(xiàn)。在用硬件方式來實現(xiàn)中，它是由加法器、乘法器等單元所組成的，這與電阻器、電感器和電容器所構(gòu)成的模擬濾波器是大不相同的。數(shù)字信號處理系統(tǒng)，用數(shù)字集成電路設計很容易制成，而且制作出的數(shù)字處理系統(tǒng)體積小、穩(wěn)定性高、可程控等許多的優(yōu)點。另外，數(shù)字濾波器也可以用軟件來實現(xiàn)。用軟件來實現(xiàn)就是借助數(shù)字計算機，按濾波器的設計算法，對其編程進行數(shù)字濾波計算。

數(shù)字信號處理技術(shù)在譜分析中也有較大的應用，就是指在一定頻率范圍中對變換信號特性的一種分析方法。一方面可用來確定信號，另一方面也可用來確定隨機信號。這里的確定信號，是指與一定的時間函數(shù)有關(guān)的數(shù)學式子，這樣它在任何時刻的數(shù)值都是一個確定的值。隨機信號是指，不具有上述的特性它在具體某一時刻的值，是隨機的是不確定的。在對隨機信號進行處理時，是采用隨機過程理論、利用統(tǒng)計方法綜合進行分析處理，譬如經(jīng)常利用到均值、均方值、相關(guān)函數(shù)、功率譜密度函數(shù)等來統(tǒng)計，描述隨機過程的特征或隨機信號的特性。在生活中人們經(jīng)常遇到的隨機過程，大多數(shù)是指比較平穩(wěn)隨機過程，由它的樣本函數(shù)來決定，可以根據(jù)某一個樣本函數(shù)的時間來確定。平穩(wěn)隨機信號本身就具有不確定性，但它的相關(guān)函數(shù)卻是確定的。特別是在均值為零時,它的相關(guān)函數(shù)的傅里葉變換或Z變換恰恰可以表示為隨機信號的功率譜密度函數(shù)，一般簡稱為功率譜。這一特性十分重要，這樣就可以利用快速變換算法，進行計算和處理。在實際中觀測到的數(shù)據(jù)是有限的，這就需要利用一些估計的方法，根據(jù)有限的實驗數(shù)據(jù)，估算出整個信號的功率譜。

4結(jié)語

在人們生活中實際的電路是多種多樣的，如果放大倍數(shù)被固定為2倍，則只需要通過移位寄存器對數(shù)據(jù)進行移位就可以簡單的實現(xiàn)了，就不需要數(shù)字電路的處理也能實現(xiàn)。但是當在倍數(shù)可以自由改變的情況下，就不得不使用數(shù)字數(shù)據(jù)的乘法電路了，也就是邏輯電路。

聲音、圖像等各種各樣的信號被數(shù)字化，這是因為數(shù)據(jù)的存儲、傳送等與以往的模擬數(shù)據(jù)相比具有更容易處理的優(yōu)點。用“0”和“1”的組合，可同時處理聲音數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)，作為混合數(shù)據(jù)進行處理在這點上，是劃時代的。

我們正在向數(shù)字化時代邁進，復雜的系統(tǒng)可容納在小型的硅芯片上，使得我們更多的夢想得以實現(xiàn)，其根本原因都在于數(shù)字IC。數(shù)字化時代是大數(shù)據(jù)時代，各種各樣復雜的信號，都可以轉(zhuǎn)化為“0”和“1”的世界，是古代人們難以完成的信息處理?，F(xiàn)在越來越多的使用云數(shù)據(jù)處理，也就是人們常說的云計算，云計算是對大數(shù)據(jù)進行分塊處理，不是一兩個人能完成的，是許多的人對其數(shù)據(jù)進行操作處理，最后共同完成一項任務。

作者簡介：張家豪(1995.08-)，男，漢族，陜西省咸陽市人，本科學歷，咸陽師范學院物理與電子工程學院電氣工程及其自動化專業(yè)。

中圖分類號：TN911.72

文獻標志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)14-0028-01