基于数字电路对模拟信号的转化研究

张家豪

(咸阳师范学院，陕西 咸阳 712000)



基于数字电路对模拟信号的转化研究

张家豪

(咸阳师范学院，陕西 咸阳 712000)

摘要：因为数字电路是以数字为基础的一种电路，数字电路所用到的数字是“0”和“1”，所以采用数字电路较为简单，只有“0”和“1”这两个数字，其它的信号都是由“0”和“1”组合而成的。模拟信号到数字信号的转化是需要一定的逻辑电路设计的，模拟信号是生活中实际的信号，而数字信号则是找到模拟信号关键的一系列点，最后把这些点连接起来，就可以得出数字信号，数字信号与模拟信号相比较，没有模拟信号准确但在一定的范围内与真实的信号相差不大，可以认为就是实际物体所发出的信号。

关键词：数字电路；模拟信号；信号转化

1引言

数字信号在人们实际生活中，运用方便快捷，而且信号非常的稳定，非常的好用。譬如数字电视，数字电视就是采用数字转化的，把模拟信号转化为数字信号。那到底是怎样把模拟信号转化为数字信号的呢，那就是把模拟信号通过数字电路，数字电路对模拟信号进行转化，从数字电路中输出的就是数字信号，这样就达到了模拟信号数字化。

信号一般都是连续不断的，我们看一下用不连续的物理量来处理连续的物理量时看会发生什么现象。就空气中的声音而言，声音中声压是连续不断变化的信号，我们取某一瞬间的声音信号，将其表示成为一个电压。以此时的电压值为基础，使用逻辑电路改变信号。如果将连续变化的声压每隔一定的时间间隔进行采样并将其连接。我们可以发现原来光滑的曲线，现在变成了有小锯齿的波了。通过这样的取样模拟信号，可在数字电路中处理模拟信号

2数字电路放大模拟信号

数字电路就是人们常说的逻辑电路，就是“0”和“1”的数字组合领域。在这里没有电压的说法，只有“0”和“1”的组合，怎样找到“0”和“1”与电压的联系是逻辑电路的精髓所在，这也是设计数字电路最重要的一点。利用数字电路来处理“0”和“1”的值，来表达出数字电路的动作，从而得出人们想要的东西。利用数字电路来处理模拟信号的基本原理，其实理解起来并不难，就是把模拟信号进行A/D变换，即是模拟信号转化为数字信号，输入到数字电路中。当模拟信号转化为数值时，之后输出的就是数字电路了。

在人们获取频率的时候，有时会遇到抽样频率的变换问题。当电路系统工作在一个“多抽样率”的情况下，就会遇到抽样频率的变换，不进行频率的变换是达不到人们希望的效果，只有对抽样频率进行变换，才能完成人们的意愿。譬如多媒体，在使用多媒体时既有语音、视频、图像、数据等的传输，这些语音、视频、图像、数据都有各自对应的频率，当它们组合在一起时就完成了人们想要完成的工作。显然对不同频率的抽样，是不同的必须实行抽样率的变换，使得达到人们的意愿。

3数字信号在生活中的应用

用数字信号处理模拟信号，是用数字方法对信号进行分析、变换、滤波、检测、调制、解调,是一种快速算法的技术学科。在生活中，有很多人都认为,用数字信号处理模拟信号，主要是对数字滤波技术、离散变换快速算法和谱分析方法等进行研究。随着数字电路和电路系统的发展以及计算机技术的迅速的发展，最终使得数字信号处理技术得到了空前的发展，人们生活在数字信号的海洋世界里，显然对这门技术的应用领域也是十分的广泛。

数字信号处理技术可以制成数字滤波器，数字滤波器在生活中运用方式有很多，大致可分为有限冲激响应和无限冲激响应两大类型，这两种类型可用硬件和软件两种方式分别来实现。在用硬件方式来实现中，它是由加法器、乘法器等单元所组成的，这与电阻器、电感器和电容器所构成的模拟滤波器是大不相同的。数字信号处理系统，用数字集成电路设计很容易制成，而且制作出的数字处理系统体积小、稳定性高、可程控等许多的优点。另外，数字滤波器也可以用软件来实现。用软件来实现就是借助数字计算机，按滤波器的设计算法，对其编程进行数字滤波计算。

数字信号处理技术在谱分析中也有较大的应用，就是指在一定频率范围中对变换信号特性的一种分析方法。一方面可用来确定信号，另一方面也可用来确定随机信号。这里的确定信号，是指与一定的时间函数有关的数学式子，这样它在任何时刻的数值都是一个确定的值。随机信号是指，不具有上述的特性它在具体某一时刻的值，是随机的是不确定的。在对随机信号进行处理时，是采用随机过程理论、利用统计方法综合进行分析处理，譬如经常利用到均值、均方值、相关函数、功率谱密度函数等来统计，描述随机过程的特征或随机信号的特性。在生活中人们经常遇到的随机过程，大多数是指比较平稳随机过程，由它的样本函数来决定，可以根据某一个样本函数的时间来确定。平稳随机信号本身就具有不确定性，但它的相关函数却是确定的。特别是在均值为零时,它的相关函数的傅里叶变换或Z变换恰恰可以表示为随机信号的功率谱密度函数，一般简称为功率谱。这一特性十分重要，这样就可以利用快速变换算法，进行计算和处理。在实际中观测到的数据是有限的，这就需要利用一些估计的方法，根据有限的实验数据，估算出整个信号的功率谱。

4结语

在人们生活中实际的电路是多种多样的，如果放大倍数被固定为2倍，则只需要通过移位寄存器对数据进行移位就可以简单的实现了，就不需要数字电路的处理也能实现。但是当在倍数可以自由改变的情况下，就不得不使用数字数据的乘法电路了，也就是逻辑电路。

声音、图像等各种各样的信号被数字化，这是因为数据的存储、传送等与以往的模拟数据相比具有更容易处理的优点。用“0”和“1”的组合，可同时处理声音数据和图像数据，作为混合数据进行处理在这点上，是划时代的。

我们正在向数字化时代迈进，复杂的系统可容纳在小型的硅芯片上，使得我们更多的梦想得以实现，其根本原因都在于数字IC。数字化时代是大数据时代，各种各样复杂的信号，都可以转化为“0”和“1”的世界，是古代人们难以完成的信息处理。现在越来越多的使用云数据处理，也就是人们常说的云计算，云计算是对大数据进行分块处理，不是一两个人能完成的，是许多的人对其数据进行操作处理，最后共同完成一项任务。

作者简介：张家豪(1995.08-)，男，汉族，陕西省咸阳市人，本科学历，咸阳师范学院物理与电子工程学院电气工程及其自动化专业。

中图分类号：TN911.72

文献标志码：A

文章编号：1671-1602(2016)14-0028-01