基于數字電路對模擬信號的轉化研究

張家豪

(咸陽師范學院，陜西 咸陽 712000)

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基于數字電路對模擬信號的轉化研究

張家豪

(咸陽師范學院，陜西 咸陽 712000)

摘要：因為數字電路是以數字為基礎的一種電路，數字電路所用到的數字是“0”和“1”，所以采用數字電路較為簡單，只有“0”和“1”這兩個數字，其它的信號都是由“0”和“1”組合而成的。模擬信號到數字信號的轉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，而數字信號則是找到模擬信號關鍵的一系列點，最后把這些點連接起來，就可以得出數字信號，數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與真實的信號相差不大，可以認為就是實際物體所發出的信號。

關鍵詞：數字電路；模擬信號；信號轉化

1引言

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

信號一般都是連續不斷的，我們看一下用不連續的物理量來處理連續的物理量時看會發生什么現象。就空氣中的聲音而言，聲音中聲壓是連續不斷變化的信號，我們取某一瞬間的聲音信號，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。我們可以發現原來光滑的曲線，現在變成了有小鋸齒的波了。通過這樣的取樣模擬信號，可在數字電路中處理模擬信號

2數字電路放大模擬信號

數字電路就是人們常說的邏輯電路，就是“0”和“1”的數字組合領域。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”與電壓的聯系是邏輯電路的精髓所在，這也是設計數字電路最重要的一點。利用數字電路來處理“0”和“1”的值，來表達出數字電路的動作，從而得出人們想要的東西。利用數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，即是模擬信號轉化為數字信號，輸入到數字電路中。當模擬信號轉化為數值時，之后輸出的就是數字電路了。

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、數據等的傳輸，這些語音、視頻、圖像、數據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數字信號在生活中的應用

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

數字信號處理技術可以制成數字濾波器，數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。在用硬件方式來實現中，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成的模擬濾波器是大不相同的。數字信號處理系統，用數字集成電路設計很容易制成，而且制作出的數字處理系統體積小、穩定性高、可程控等許多的優點。另外，數字濾波器也可以用軟件來實現。用軟件來實現就是借助數字計算機，按濾波器的設計算法，對其編程進行數字濾波計算。

數字信號處理技術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有關的數學式子，這樣它在任何時刻的數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、利用統計方法綜合進行分析處理，譬如經常利用到均值、均方值、相關函數、功率譜密度函數等來統計，描述隨機過程的特征或隨機信號的特性。在生活中人們經常遇到的隨機過程，大多數是指比較平穩隨機過程，由它的樣本函數來決定，可以根據某一個樣本函數的時間來確定。平穩隨機信號本身就具有不確定性，但它的相關函數卻是確定的。特別是在均值為零時,它的相關函數的傅里葉變換或Z變換恰恰可以表示為隨機信號的功率譜密度函數，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據是有限的，這就需要利用一些估計的方法，根據有限的實驗數據，估算出整個信號的功率譜。

4結語

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

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

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

中圖分類號：TN911.72

文獻標志碼：A

文章編號：1671-1602(2016)14-0028-01