A/D轉換器為什么要將模擬信號轉換為數字信號

信號數據可用于表示任何信息，如符號、文字、語音、圖像等，從表現形式上可歸結為兩類:模擬信號和數字信號。模擬信號與數字信號的區(qū)別可根據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，稱之為脈沖幅度調制PAM，簡稱脈幅調制信號。數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值之內。二進制碼就是一種數字信號。二進制碼受噪聲的影響小，易于有數字電路進行處理，所以得到了廣泛的應用。1． 模擬通信模擬通信的優(yōu)點是直觀且容易實現，但存在兩個主要缺點。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，從而使得通信質量下降。線路越長，噪聲的積累也就越多。2． 數字通信1 數字化傳輸與交換的優(yōu)越性① 加強了通信的保密性。語音信號經A／D變換后，可以先進行加密處理，再進行傳輸，在接收端解密后再經D/A變換還原成模擬信號。數字加密處理可簡單描述如下，Y1表示語音變成的數字信號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＝Y1＋C密碼C連續(xù)重復，則傳輸的數字信號為X＝Y1＋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Y1碼。在接收端，只要再將相同密碼C與數碼X相加，就能豐碑成原來的語音數碼Y1，即Y1＝X＋C＝0011011010000 X＋1000110110001 C—————————————1011101100001 Y1可見，語音數字化為加密處理提供了十分有利的條件，且密碼的位數越多，破譯密碼就越困難。② 提高了抗干擾能力。數字信號在傳輸過程中會混入雜音，可以利用電子電路構成的門限電壓稱為閾值去衡量輸入的信號電壓，只有達到某一電壓幅度，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生誤碼。為了防止誤碼，在電路中設置了檢驗錯誤和糾正錯誤的方法，即在出現誤碼時，可以利用后向信號使對方重發(fā)。因而數字傳輸適用于較遠距離的傳輸，也能適用于性能較差的線路。③ 可構建綜合數字通信網。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字通信網。2 數字化通信的缺點① 占用頻帶較寬。因為線路傳輸的是脈沖信號，傳送一路數字化語音信息需占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 技術要求復雜，尤其是同步技術要求精度很高。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)雙方嚴格實現同步，如果組成一個數字網的話，同步問題的解決將更加困難。③ 進行模/數轉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的普及，對信息的存儲和傳輸，越來越多使用的是數字信號的方式，因此必須對模擬信號進行模/數轉換，在轉換中不可避免地會產生量化誤差。