模拟信号是什么

模拟信号是指通过不断变化的物理量表达的信息。信号的幅度、频率或相位不时地连续变化，或者在连续的时间间隔内，信息的特征量可以在任何时刻表现为具有任意值的信号。

模拟信号是指通过不断变化的物理量表达的信息。信号的幅度、频率或相位不时地连续变化，或者在连续的时间间隔内，信息的特征量可以在任何时刻表现为具有任意值的信号。

简介

模拟信号是指通过不断变化的物理量来表达的信息，如温度、湿度、压力、长度、电流、电压等。我们通常称模拟信号为连续信号，在一定的时间范围内可以有无穷多个不同的值。数字信号是指数值上离散、不连续的信号。

实际生产和生活中的各种物理量，如摄像机拍摄的图像、录音机记录的声音、车间控制室记录的压力、流量、转速、湿度等，都是模拟信号。数字信号是在模拟信号的基础上通过采样、量化和编码形成的。具体来说，采样是以适当的时间间隔从输入模拟信号中获得每次的采样值。量化是将二进制码系统中采样测得的每次的值表示出来，编码是将量化产生的二进制数排列在一起，形成一个连续的脉冲序列。

在模拟信号传输过程中，首先将信息信号转换成几乎“相同”的波动电信号(即所谓的“模拟”)，然后通过有线或无线方式传输。电信号接收后，由接收设备还原为信息信号。

在过去的一个世纪里，模拟信号已经被用来传输信号很长时间了，无论是有线电话还是广播电视。据说模拟信号在波形上和原始信号几乎一样，看起来应该能达到很好的传输效果。然而，事实恰恰相反。以前我们打电话的时候，经常会遇到听不见，噪音大的现象；电台播放的交响乐，总比现场听乐队的声音难听；电视画面上还有雪花点的闪光。这是因为信号在传输过程中要经过大量的处理和传输，这些设备必然会产生一些噪声和干扰；另外，如果是有线传输，线路附近的电气设备也会产生电磁干扰；如果是无线传输，就更“开放”，完全无法抵抗空中的各种干扰。这些干扰很容易导致信号失真和一些噪声。这些失真和附加噪声会随着传输距离的增加而积累，严重影响通信质量。对此，人们想了很多办法。一是采取各种抗干扰措施，如提高信息处理设备的质量，尽量减小其噪声；再比如屏蔽传输线；再比如用FM载波代替AM载波。然而，这些方法都不能从根本上解决干扰问题。另一种方法是试图去除信号中的噪声，恢复失真的信号。但是对于模拟信号，由于无法从失真信号中准确推导出原始的未失真信号，这种方法很难有效，有的甚至越来越差。

模拟信号主要是连续信号，而不是离散的数字信号。模拟信号分布在自然界的每一个角落，比如气温的变化，而数字信号是人为抽象出来的幅度值不连续的信号。电模拟信号主要指幅度和相位连续的电信号，可以通过模拟电路进行运算，如放大、加法、乘法等。

模拟信号的数字化

模拟信号转换为数字信号需要四个基本步骤:信号采样、信号保持、信号量化和信号编码。

采样是将连续的信号在时间上离散化，即在特定的时间间隔内，从原始模拟信号中逐点采集瞬时值。从效果上看，采样频率越高，离散信号越接近原始模拟信号，但采样频率越高，对实际电路的要求就越高，也带来了大量的计算和存储。如果采样频率太低，信息会丢失，严重时信息会失真，无法使用。取其瞬时值后，应在原位置保持一段时间，使线路产生的锯齿波信号能提供给后续信号进行量化。

对采集到的离散信号进行量化，是将特定幅度的信号转换成模数转换器最小单位的整数倍，也称为模数转换器的量化单位。每个采样值代表通过一次采样获得的模拟信号的瞬时幅度。通常，量化单位是2的倍数。量化位数越多，量化误差越小，量化结果越好。在实际量化过程中，由于需要进行近似处理，必然存在量化误差，在最终的数模转换中会重新出现，通常称为量化噪声。一般来说，通过增加量化位数可以减少这种量化误差，但是当信号幅度减小到一定值时，量化噪声和原始模拟信号之间的相关性变得更加明显。

对量化的离散信号进行编码是将模拟信号转换成数字信号的最后一步。常用的有并行比较电路和逐次逼近电路。通过使用某些电路，量化的离散信号可以被转换成相应的数字信号。

信号优势

模拟信号的主要优点是其精确的分辨率。在理想情况下，它有无限的分辨率。与数字信号相比，模拟信号具有更高的信息密度。因为没有量化误差，所以可以尽可能接近地描述自然界中物理量的真实值。

模拟信号的另一个优点是，当达到同样的效果时，模拟信号处理比数字信号处理简单。模拟信号处理可以通过模拟电路元件(如运算放大器等)直接实现。)，而数字信号处理往往涉及复杂的算法，甚至需要专门的数字信号处理器。