數(shù)字信號和模擬信號的區(qū)別

玉蘇甫江·沙衣提

摘要：所謂模擬信號指的是利用連續(xù)變化的物理量來確定的信息，頻率、幅度、相位都會因?yàn)闀r間的變化而出現(xiàn)連續(xù)變化。比如當(dāng)前應(yīng)用在廣播當(dāng)中所產(chǎn)生聲音信號，再比如圖像信號等等。和模擬信號不同，數(shù)字信號從幅度上來看表現(xiàn)的是離散的，幅值會被限制在有限數(shù)量的數(shù)值范圍內(nèi)，比如我們常見的二進(jìn)制就屬于數(shù)字信號當(dāng)中的一種，這種信號抗噪聲的能力是較強(qiáng)的，所以在數(shù)字電路當(dāng)中容易被處理，故應(yīng)用的范圍是比較廣泛的。數(shù)字信號和模擬信號是可以根據(jù)幅度是不是離散來進(jìn)行區(qū)別的，其他的不同本文也進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號；模擬信號；區(qū)別；離散程度

不管是數(shù)字信號還是模擬信號，都是需要轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號之后才可以實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)?。通常來說模擬數(shù)據(jù)采用的是模擬信號，比如通過連續(xù)的、一系列出現(xiàn)變化的電磁波，當(dāng)然也可以像電話當(dāng)中所傳輸?shù)囊纛l電壓信號一樣利用電壓信號進(jìn)行表示。而數(shù)字信號則是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸，比如利用斷續(xù)的、一系列的電壓脈沖來表示。當(dāng)模擬信號通過連續(xù)的電磁波來進(jìn)行表示的時候，作為一種信號載體，其同時也屬于一種傳輸介質(zhì)，而數(shù)字信號因?yàn)槭峭ㄟ^斷續(xù)的、一系列的電壓脈沖或者是光脈沖來表示的，這時候其需要利用雙絞線、光纖介質(zhì)、電纜將通信的雙方之間建立一定的連接，才能夠保證信號實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)之間的互相傳輸。

一、數(shù)字信號和模擬信號的相互轉(zhuǎn)換

在本世紀(jì)不管是數(shù)字圖像采集或者是軟件無線電都需要通過高速A/D采樣才能夠保證采樣的精度和有效性，通常來說一般測控系統(tǒng)在精度上的要求都是比較高的，數(shù)字化的發(fā)展使得A/D轉(zhuǎn)換器得以更好的發(fā)展，所以說A/D轉(zhuǎn)換器可以說是數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的前驅(qū)。A/D轉(zhuǎn)換器從出現(xiàn)到現(xiàn)在已經(jīng)有了30多年的發(fā)展歷史，經(jīng)過一系列的技術(shù)革新，從并行、逐次逼近型、積分型ADC已經(jīng)發(fā)展到了現(xiàn)在的∑-Δ型、流水線型ADC，每種轉(zhuǎn)換器具體的都有相應(yīng)的應(yīng)用場景。其中逐次逼近型、積分型、壓頻變換型類型的A/D轉(zhuǎn)換器，在中速或較低速、中等精度的數(shù)據(jù)采集和智能儀器當(dāng)中比較適用。而分級型、流水線型ADC則面向的是高速情況下的瞬態(tài)信號處理、快速波形存儲與記錄、高速數(shù)據(jù)采集、視頻信號量化及高速數(shù)字通訊技術(shù)等各個領(lǐng)域當(dāng)中。再有，通過脈動型、折疊型高速ADC，還可以實(shí)現(xiàn)廣播衛(wèi)星中的基帶解調(diào)。而后兩種轉(zhuǎn)換器則主要在對數(shù)據(jù)采集要求密度高的范圍和領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用。數(shù)字信號和模擬信號屬于兩種不同的信號，所以要想進(jìn)行傳輸則需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通常來說模擬數(shù)據(jù)是通過連續(xù)變化的電磁波進(jìn)行傳輸?shù)?，也可以利用電壓信號進(jìn)行表示，而數(shù)字信號則是通過光脈沖或者是電壓脈沖進(jìn)行傳播的，在二者進(jìn)行轉(zhuǎn)換的時候，通常模擬信號會通過通過PCM脈碼調(diào)制進(jìn)行量化的方法來將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，也就是說對不同幅度的模擬信號和不同的二進(jìn)制值進(jìn)行對應(yīng)，比如采用八進(jìn)制的編碼將模擬信號量化成為256個量級，這時候采用的是24、30位的編碼；而數(shù)字信號通過是將載波進(jìn)行移相來實(shí)現(xiàn)到模擬信號轉(zhuǎn)換的。具體的在計(jì)算機(jī)、城域網(wǎng)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)當(dāng)中都使用的都是二進(jìn)制的數(shù)字信號，比如在在本世紀(jì)所應(yīng)用到的計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)中進(jìn)行傳送的則既有二進(jìn)制的數(shù)字信號，同時也有通過數(shù)字信號轉(zhuǎn)換之后的模擬信號，但是從發(fā)展和應(yīng)用的前景來看數(shù)字信號未來將是發(fā)展最好的。

二、利用離散程度來進(jìn)行模擬信號和數(shù)字信號的區(qū)別

在進(jìn)行數(shù)字信號、模擬信號區(qū)別的時候可以根據(jù)離散的程度進(jìn)行，模擬信號實(shí)際連續(xù)的，其幅值是由無限個數(shù)字來表示的，從時間上來看，連續(xù)性的模擬型號包括有出現(xiàn)連續(xù)變化的電視、傳真等的圖像信號，在時間上有離散現(xiàn)象的模擬信號屬于抽樣信號中的一種，其屬于模擬信號每隔一個時間T進(jìn)行抽樣所獲得的信號，從波形上來看雖然其在時間上不連續(xù)，但是幅度的取值則屬于連續(xù)性的，故其仍舊屬于模擬信號的一種。

和模擬信號不同，從幅度的取值來看數(shù)字信號是離散的，具體的幅值被限定在有限數(shù)量的數(shù)值內(nèi)，我們熟悉的二進(jìn)制碼實(shí)際上是數(shù)字信號的一種，這種數(shù)字信號受到噪聲的影響比較小，所以方便對數(shù)字電路做處理，故應(yīng)用的還是比較廣泛的。

三、從優(yōu)缺點(diǎn)來進(jìn)行數(shù)字信號和模擬信號的區(qū)別

那么在將模擬信號和數(shù)字信號進(jìn)行應(yīng)用的時候，就形成了模擬通信和數(shù)字通信，所以可以利用通信的優(yōu)缺點(diǎn)對二者進(jìn)行區(qū)別：

前者的保密性能較差，模擬通信特別是有線、明線通信、微波通信是非常容易受到竊聽的，一旦模擬信號被收取到，獲取到通信內(nèi)容就非常容易了。模擬信號的第二缺點(diǎn)是抗干擾的能力較差，當(dāng)模擬信號沿著一定的路線進(jìn)行傳輸?shù)臅r候往往會因?yàn)橥饨绲脑蚧蛘呤窍到y(tǒng)內(nèi)部發(fā)出的各種噪聲而被影響，一旦信號和噪聲被混合則很難分開，這樣就會使得通信質(zhì)量被大大的降低。隨著通信線路的延長，噪聲也會越來越大。

與模擬通信不同數(shù)字通信系統(tǒng)所傳輸?shù)南⑼请x散的，所以在數(shù)字通信系統(tǒng)當(dāng)中往往存在數(shù)字信號和模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的裝置，處于信息源的發(fā)送端和接收端，數(shù)字信號在通信保密性方面做的是比較好的，當(dāng)語音信號經(jīng)過A/D實(shí)現(xiàn)變換之后，就能夠?qū)νㄐ判盘栠M(jìn)行加密然后在傳輸，而在接收端再進(jìn)行D/A變換將數(shù)字信號還原成為模擬信號。數(shù)字信號的抗干擾能力也是較強(qiáng)的，一旦通信被中斷，這時候數(shù)字信號就會再生從而將所積累的噪聲消除掉。另外數(shù)字信號對于傳輸較差的還可以進(jìn)行控制從而保證傳輸質(zhì)量的改善和提高。數(shù)字信號還能夠進(jìn)行綜合數(shù)字通信網(wǎng)的構(gòu)建，對所傳遞的各種消息個信息進(jìn)行綜合處理，使得整個通信系統(tǒng)的功能得以加強(qiáng)。但這并不是數(shù)字通信就沒有缺點(diǎn)，其占用的頻寬是比較寬的，同時從技術(shù)上來看要求的也較高，所以在進(jìn)行數(shù)字信號和模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換的時候往往會出現(xiàn)一些量化上的誤差。

總結(jié)：

綜上所述，數(shù)字信號和模擬信號從概念上來看就有明顯的區(qū)別，模擬信號模指的是利用連續(xù)變化的物理量來確定的信息，頻率、幅度、相位都會因?yàn)闀r間的變化而出現(xiàn)連續(xù)變化，和模擬信號不同數(shù)字信號從幅度上來看表現(xiàn)的是離散的，所以從概念上來看進(jìn)我們就可以利用離散程度來進(jìn)行數(shù)字信號和模擬信號額區(qū)別，從離散程度來看，模擬信號是連續(xù)的信號，數(shù)字信號則是斷續(xù)的信號，后者不管是在保密性能、抗干擾能力、噪聲處理、通信網(wǎng)的構(gòu)建等方面都明顯的優(yōu)于模擬信號，故數(shù)字信號在當(dāng)前和未來的應(yīng)用前景都是比較樂觀的。