基于數(shù)字電路對(duì)模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)化研究

張琦

摘 ? 要：以數(shù)字為基礎(chǔ)的電路就是數(shù)字電路，而數(shù)字電路所使用的數(shù)字就是“0”和“1”，因此數(shù)字電路通常都比較簡(jiǎn)單，而其所發(fā)出的模擬信號(hào)也是由“0”和“1”所組成的。而要將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，就需要通過設(shè)計(jì)不同邏輯電路才可以達(dá)成這一點(diǎn)。所以，就有必要研究數(shù)字電路對(duì)模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)化。因此，本文首先將概述模擬電路放大器，然后分析數(shù)字電路對(duì)模擬信號(hào)的放大，最后詳細(xì)闡述數(shù)字信號(hào)在人們?nèi)粘Ｉ钪械木唧w應(yīng)用，希望可以為相關(guān)工作人員提供有用的參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路 ?模擬信號(hào) ?模擬電路放大器 ?信號(hào)轉(zhuǎn)化

中圖分類號(hào)：TN79 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）02（c）-0004-02

眾所周知現(xiàn)如今能夠發(fā)出信號(hào)的物體，所發(fā)的信號(hào)都是模擬信號(hào)，而由于現(xiàn)代人們還無法有效的控制模擬信號(hào)的變量，這就導(dǎo)致模擬信號(hào)無法被有效的應(yīng)用。因此，為了可以更好的應(yīng)用模擬信號(hào)，就要將模擬信號(hào)進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)化，通過了長(zhǎng)久的研究后，有相關(guān)研究人員就發(fā)現(xiàn)了一種轉(zhuǎn)化的有效方式，那就是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，這就為現(xiàn)代人們的生活帶來了很大的便利，在實(shí)際生活中這種轉(zhuǎn)化的應(yīng)用也十分的廣泛，這也是一種轉(zhuǎn)化模擬信號(hào)的有效措施。

1 ?模擬電路放大器概述

眾所周知能夠被人耳所聽到的聲音頻率的上限最高不能超過20kHz，一旦聲音的頻率超過20kHz，那人耳就不能聽到聲音了。并且，如果聲音的頻率如果過低的話，那么人耳同樣聽不到這種頻率的聲音。而頻率超過20kHz的聲音叫做超聲波，頻率太低的聲音叫做次聲波[1]。

現(xiàn)代人們?cè)谌粘Ｉ钪卸紩?huì)收聽CD音樂愉悅身心，通常人們收聽的CD音樂唱片通常都是使用超過40kHz的頻率開展采樣，然后將其作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理音樂，這樣就能夠獲取到與原始聲音極其接近的音樂，如果需要反復(fù)進(jìn)行，就可以將模擬信號(hào)通過專用模擬電路進(jìn)行放大。通過應(yīng)用模擬電路進(jìn)行模擬信號(hào)的效率很高，卻需要操作人員有較高的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，成本相對(duì)來說也要更高。而通過數(shù)字電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠有效放大模擬信號(hào)，成本也要更加低廉[2]。

2 ?數(shù)字電路對(duì)模擬信號(hào)的放大分析

正如前文所述，數(shù)字電路可以有效的將模擬信號(hào)放大，那么數(shù)字電路又是如何將模擬信號(hào)放大的呢？這是因?yàn)檠芯咳藛T在發(fā)現(xiàn)需要處理的信號(hào)頻率和采樣頻率有著部分關(guān)系時(shí)，那么通過數(shù)字電路對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化的處理，下面本文就將詳細(xì)闡述數(shù)字電路處理模擬信號(hào)的原理。

因?yàn)閿?shù)字電路就是眾所周知的邏輯電路，所以數(shù)字電路也就是“0”和“1”的數(shù)字組合的領(lǐng)域。而其中也沒有電壓的理論，那么如何找到電壓和“0”和“1”的聯(lián)系，就是邏輯電路的核心關(guān)鍵，這也是對(duì)數(shù)字電路進(jìn)行設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。而通過數(shù)字電路對(duì)“0”和“1”的值進(jìn)行處理，就能夠充分的展現(xiàn)數(shù)字電路的具體動(dòng)作，這樣就能夠有效的提供人們所需要的信息。通過數(shù)字電路處理模擬信號(hào)其中的具體原理，也比較容易讓人理解，數(shù)字電路就是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并將被轉(zhuǎn)化的數(shù)字信號(hào)再輸入到數(shù)字電路之中，如果模擬信號(hào)再被轉(zhuǎn)為數(shù)值之后，所輸出的則就是數(shù)字電路。

由于人們?cè)讷@取頻率的過程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)抽樣頻率變換的問題，之所以會(huì)出現(xiàn)這樣的問題，主要是因?yàn)殡娐废到y(tǒng)會(huì)處在“多抽樣率”的環(huán)境之中進(jìn)行工作，所以其只有變換抽樣頻率，才能夠更好的滿足人們的實(shí)際需求、比如，人們?cè)趹?yīng)用多媒體技術(shù)時(shí)，由于多媒體技術(shù)中包含音頻、視頻、數(shù)據(jù)以及圖像等各種事物的傳輸，而這些不同的事物其頻率也有著很大的差異，而只有將這些不同的事物進(jìn)行有效的組合，才能夠更好的滿足人們的實(shí)際需求。因此，對(duì)不同的頻率進(jìn)行抽樣，就要變換抽樣率，就可以符合人們的意愿。

3 ?數(shù)字信號(hào)在人們?nèi)粘Ｉ钪械木唧w應(yīng)用

對(duì)模擬信號(hào)通過數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，也就是利用數(shù)字方法對(duì)信號(hào)經(jīng)過分析、變換以及濾波等各個(gè)步驟進(jìn)行處理，所以這屬于快速算法的技術(shù)學(xué)科。而在現(xiàn)代人們的日常生活中，有大部分的人都認(rèn)為對(duì)模擬信號(hào)通過數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，主要就是研究譜分析方法、數(shù)字濾波技術(shù)等。尤其是現(xiàn)代電路系統(tǒng)與數(shù)字電路更加的完善，計(jì)算機(jī)技術(shù)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，這就促使現(xiàn)代的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)也獲得了更大的發(fā)展，使現(xiàn)代人們不僅生活在信息社會(huì)同樣也是生活在數(shù)字化的社會(huì)之中，其中有關(guān)技術(shù)所應(yīng)用的范圍也是愈發(fā)的廣泛。

并且，數(shù)字濾波器也是一種基于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)所研發(fā)的設(shè)備，這種設(shè)備在現(xiàn)代人們的日常生活應(yīng)用的方式也比較豐富，而數(shù)字濾波器可以分為兩大類型，分別是無限沖激響應(yīng)以及有限沖激響應(yīng)，而且都可以通過軟件以及硬件的方式有效的實(shí)現(xiàn)。通過軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器，則需要通過數(shù)字計(jì)算機(jī)作為載體，根據(jù)濾波器的設(shè)計(jì)算法，開展有效的編程就能夠開展數(shù)字濾波的計(jì)算。而在通過硬件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的過程中，需要由乘法器與加法器等多種單元組成，這就與模擬濾波器有著很大的區(qū)別，因?yàn)槟M濾波器主要是由電容器、電阻器以及電感器所組成的。通過數(shù)字集成電路能夠很好的對(duì)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，能夠制作穩(wěn)定性更強(qiáng)、體積更小以及有著多種優(yōu)點(diǎn)的數(shù)字處理系統(tǒng)[3]。

同時(shí)，在譜分析中應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)也有著十分明顯的優(yōu)勢(shì)，這是一種能夠在一定頻率范圍之內(nèi)分析變換信號(hào)特性的一種方法。這種方法不僅能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行確定，還可以對(duì)隨機(jī)的信號(hào)進(jìn)行確定。確定的信號(hào)指的就是在任何時(shí)刻其數(shù)值都是確定的，而隨機(jī)的信號(hào)其數(shù)值則是不確定。因此，在處理隨機(jī)的信號(hào)時(shí)，就要通過統(tǒng)計(jì)方法聯(lián)合隨機(jī)過程理論開展處理和分析。而在現(xiàn)代人們的生活中，很容易就會(huì)遇到隨機(jī)過程，通常都是相對(duì)較為平穩(wěn)的隨機(jī)過程中，可以根據(jù)其樣本的函數(shù)進(jìn)行決定，還能夠結(jié)合任意一個(gè)樣本函數(shù)的時(shí)間進(jìn)行確定。但是，平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)的有著不確定性的特點(diǎn)，然而平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào)的相關(guān)函數(shù)卻是確定的。因此，就可以通過快速變換算法開展處理和計(jì)算[4]。

4 ?結(jié)語

總而言之，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)字信號(hào)在現(xiàn)代人們的日常生活中，也會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。特別是現(xiàn)如今是信息化時(shí)代，也是大數(shù)據(jù)的時(shí)代，這雖然造成模擬信號(hào)不僅更加的復(fù)雜多變、更加的多樣性，然而這些模擬信號(hào)都可以通過數(shù)字電路進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)化，方便現(xiàn)代人們對(duì)模擬信號(hào)的處理，更好的節(jié)約人們的時(shí)間，這也是一種方便有效的轉(zhuǎn)化信號(hào)方式，能夠使現(xiàn)代人們的生活更加的快捷和方便。

參考文獻(xiàn)

[1] 周應(yīng)全，王良智.數(shù)字電路對(duì)模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)化[J].西部廣播電視，2017（6）：205-205.

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[3] 林春耀，劉順成，楊賢，等.基于高速數(shù)字電路的PD UHF信號(hào)納秒級(jí)陡脈沖源研制[J]. 電測(cè)與儀表，2016， 53（2）：73-77.

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