A/D轉(zhuǎn)換器為什么要將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號

信號數(shù)據(jù)可用于表示任何信息，如符號、文字、語音、圖像等，從表現(xiàn)形式上可歸結(jié)為兩類:模擬信號和數(shù)字信號。模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別可根據(jù)幅度取什是否離散來確定。模擬信號指幅度的取值是連續(xù)的幅值可由無限個數(shù)值表示。時間上連續(xù)的模擬信號連續(xù)變化的圖像電視、傳真信號等，如圖1-1a所示。時間上離散的模擬信號是一種抽樣信號，如圖1-1b所示，它是對圖1-1a的模擬信號每隔時間T抽樣一次所得到的信號，雖然其波形在時間上是不連續(xù)的，但其幅度取值是連續(xù)的，所以仍是模擬信號，稱之為脈沖幅度調(diào)制PAM，簡稱脈幅調(diào)制信號。數(shù)字信號指幅度的取值是離散的，幅值表示被限制在有限個數(shù)值之內(nèi)。二進(jìn)制碼就是一種數(shù)字信號。二進(jìn)制碼受噪聲的影響小，易于有數(shù)字電路進(jìn)行處理，所以得到了廣泛的應(yīng)用。1． 模擬通信模擬通信的優(yōu)點(diǎn)是直觀且容易實(shí)現(xiàn)，但存在兩個主要缺點(diǎn)。1 保密性差模擬通信，尤其是微波通信和有線明線通信，很容易被竊聽。只要收到模擬信號，就容易得到通信內(nèi)容。2 抗干擾能力弱電信號在沿線路的傳輸過程中會受到外界的和通信系統(tǒng)內(nèi)部的各種噪聲干擾，噪聲和信號混合后難以分開，從而使得通信質(zhì)量下降。線路越長，噪聲的積累也就越多。2． 數(shù)字通信1 數(shù)字化傳輸與交換的優(yōu)越性① 加強(qiáng)了通信的保密性。語音信號經(jīng)A／D變換后，可以先進(jìn)行加密處理，再進(jìn)行傳輸，在接收端解密后再經(jīng)D/A變換還原成模擬信號。數(shù)字加密處理可簡單描述如下，Y1表示語音變成的數(shù)字信號Y1＝1011101100001，采用8位密碼C＝10001101。在送到傳輸線路之前，將密碼“加”到語音碼中去，X＝Y(jié)1＋C密碼C連續(xù)重復(fù)，則傳輸?shù)臄?shù)字信號為X＝Y(jié)1＋C＝1011101100001 Y1＋1000110110001 C—————————————0011011010000 X顯然X≠Y1，即便有人竊聽到X碼，也不能馬上得到Y(jié)1碼。在接收端，只要再將相同密碼C與數(shù)碼X相加，就能豐碑成原來的語音數(shù)碼Y1，即Y1＝X＋C＝0011011010000 X＋1000110110001 C—————————————1011101100001 Y1可見，語音數(shù)字化為加密處理提供了十分有利的條件，且密碼的位數(shù)越多，破譯密碼就越困難。② 提高了抗干擾能力。數(shù)字信號在傳輸過程中會混入雜音，可以利用電子電路構(gòu)成的門限電壓稱為閾值去衡量輸入的信號電壓，只有達(dá)到某一電壓幅度，電路才會有輸出值，并自動生成一整齊的脈沖稱為整形或再生。較小雜音電壓 到達(dá)時，由于它低于閾值而被過濾掉，不會引起電路動作。因此再生的信號與原信號完全相同，除非干擾信號大于原信號才會產(chǎn)生誤碼。為了防止誤碼，在電路中設(shè)置了檢驗(yàn)錯誤和糾正錯誤的方法，即在出現(xiàn)誤碼時，可以利用后向信號使對方重發(fā)。因而數(shù)字傳輸適用于較遠(yuǎn)距離的傳輸，也能適用于性能較差的線路。③ 可構(gòu)建綜合數(shù)字通信網(wǎng)。采用時分交換后，傳輸和交換統(tǒng)一起來，可以形成一個綜合數(shù)字通信網(wǎng)。2 數(shù)字化通信的缺點(diǎn)① 占用頻帶較寬。因?yàn)榫€路傳輸?shù)氖敲}沖信號，傳送一路數(shù)字化語音信息需占20?64kHz的帶寬，而一個模擬話路只占用4kHz帶寬，即一路PCM信號占了幾個模擬話路。對某一話路而言，它的利用率降低了，或者詳它對線路的要求提高了。② 技術(shù)要求復(fù)雜，尤其是同步技術(shù)要求精度很高。接收方要能正確地理解發(fā)送方的意思，就必須正確地把每個碼元區(qū)分開來，并且找到每個信息組的開始，這就需要收發(fā)雙方嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)同步，如果組成一個數(shù)字網(wǎng)的話，同步問題的解決將更加困難。③ 進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換時會帶來量化誤差。隨著大規(guī)模集成電路的使用以及光纖等寬頻帶傳輸介質(zhì)的普及，對信息的存儲和傳輸，越來越多使用的是數(shù)字信號的方式，因此必須對模擬信號進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換中不可避免地會產(chǎn)生量化誤差。