3.1 模拟信号与数字信号 课件-2022-2023学年高中通用技术苏教版（2019）选择性必修1《电子控制技术》

模拟信号和数字信号 Annual Work Summary Report 2021 2022 2023 目 录 O1 识别模拟信号和数字信号 O2 辨析模拟信号和数字信号各自的特点 O3 初识模拟信号和数字信号的转换 走进情景 李虹同学发现校内园林灌溉用水均源自附近的小河，为防止受污染的河水影响植物的正常生长，她决定和同学们一起研制一台水质探测仪，能随时监测水质以保证植物正常生长。从哪里开始呢?经过前面的学习，同学们发现除传感器外，电子作品的设计和制作还应用了许多其他元器件，李虹同学分析，传感器将所获取的信息转换成电信号后，这些元器件组成的电路负责对信号进行分析处理，她提议大家先从系统地学习电子电路知识开始。 走进情景 传感器将所获取的信息转换成电信号后，控制部分便对这些信号进行分析、比较、判断、放大、运算、变换等，最后向输出部分发出命令，控制执行机构的操作。上述对信号的分析、比较等过程统称为处理。 电子控制系统中对信号的处理过程是由电子电路完成的。电子电路所处理的信号有哪些类型呢? 识别模拟信号和数字信号 连续变化与不连续变化 Annual Work Summary Report #O1 #2022 量的变化 大千世界，包罗万象。任何事和物，无论是自然的还是社会的，无一不在起运动着和变化着。就其量的变化而言，有连续变化和非连续变化两种情形。 在实数范畴中，环境的温度、水面的高度是连续变化的，而某单位的人员数、家电商场的货物数是非连续变化的，这些数通常是以1个人或1件货物等为计数单位的整数。连续变化的量，可用连续变化的曲线或直线描述;非连续变化的量，可用柱状图或数字等表示。 生活中的例子 温度的变化是连续变化 货物的数量是非连续变化 模拟信号 电子控制系统需要处理的信息必须转化成电信号。如声音必须经话筒转换成电压信号后才能进行放大处理，转换时，话筒输出电压信号的波形应与声音的波形一致，即模拟声音强弱的变化，否则就不能反映声音的原貌。这种模拟声音波形的信号称为模拟信号。通常，模拟信号泛指那些数值可连续变化的信号。 数字信号 有些非连续变化的量可以用数字表示，若用二进制来表示这个数，并用高和低两个电平代表进制中的 “1”和“0”， 则其形成的在高、 低电平之间来回跳变的电压信号就是通常所说的数字信号。 思维碰撞 1.下列信号中，哪些是模拟信号，哪些是数字信号? (1)220V交变电流的电压(交变电流是正弦波电压); (2)海洋上船只与船只之间的灯光联络信号。 2.请举出模拟信号与数字信号的例子各一个。 以上所举的数字信号的例子中，“1” (高电平)和“0”(低电平)都是代表1位二进制数字。社会生活中还有一-些信息是用信号的“有”和“无”来表达的。例如，古代边关发现敌情时，便在烽火台上一个接个地点起狼烟传递情报，即发现敌人的信息是靠有、无狼烟来表达的。如果将这些信息改用电信号表示，也应使用高电平和低电平，即用1与0表示。一盏电灯亮还是不亮，同样可以用1和0来表达。可见数字信号中的1和0除了表示数字外，还可以表示信号的“有”和“无”、命题的“真”和“假”等事物间的关系。 辨析模拟信号和数字信号各自的特点 数字信号抗干扰，模拟信号表达丰富 Annual Work Summary Report #02 #2022 案例分析 模拟信号与数字信号 演员的歌声经话简转换的电信号是模拟信号。 一种处理方法是直接放大模拟信号，然后送到扬声器还原出放大的声音。由于信号在处理过程中不可避免地会产生失真，同时还会受到来自各种干扰因素的影响，因而人们听到的歌声也会失真，且伴有“沙沙”的噪声。 另一种处理方法是先将模拟信号转换为数字信号，处理以后再将数字信号还原成模拟信号使扬声器发声。虽然数字信号在处理过程中同样会产生失真，受到干扰，其形状也会发生变化，但它所代表的数字(即“高”和“低”)并未改变。可见数字信号在处理过程中，受波形失真和干扰的影响很小，所以听众能听到音色逼真、不带噪声的歌声。 数字信号受干扰小的原因如图3- 9所示。识别有失真和受干扰影响的数字信号的方法是，设置一个电压门槛(它应介于高电平与低电平之间)，高于此门槛的信号传过去后，输出为1，低于此门槛的信号传过去后，输出为0。 分析总结 从以上案例中可以看出，数字信号只有高、低两个电平，容易识别，失真和干扰对数字信号影响小。 那么数字信号处理的精度如何呢? 案例分析 分析总结 电子计时器之所以有这么高的计时精度原因之一就是它 在测量过程中使用了数字信号，也可以说数字信号处理精度高。 数字信号便于记录和保存。由于数字信号中只有1和0两个值，可以很方便地用(具有记忆功能的)电路输出电压的高和低、电容上电荷的有和无、磁性物质的