第九章 模拟信号和数字信号的转换

模拟信号与数字信号之间的转换
模拟信号与数字信号之间的转换是通过模数转换（ADC）和数模转换（DAC）来实现的。

模拟信号转换成数字信号，首先通过ADC将模拟信号进行采样，即将连续的模拟信号按照一定的频率进行离散化，得到一系列的模拟采样值。

然后将模拟采样值通过量化处理，转换成对应的数字信号，即根据一定的量化规则，将模拟采样值映射到一系列离散的数字量级上。

数字信号转换成模拟信号，首先通过DAC将数字信号进行反量化，即将数字信号的离散量级映射回模拟信号的值。

然后通过重构滤波器将反量化后的数字信号进行平滑处理，得到模拟信号。

最后，通过模拟电路对模拟信号进行放大、滤波等处理，使之符合要求。

需要注意的是，模拟信号转换成数字信号和数字信号转换成模拟信号都会引入一定的误差，即量化误差和重构误差。

因此，在进行模拟信号与数字信号之间的转换时，要选择合适的采样频率、量化精度和重构滤波器等参数，以保证转换的精度和准确性。

模拟信号和数字信号可以实现相互转换。

模拟信号通常使用PCM（脉冲编码调制）方法量化并转换为数字信号。

PCM方法是使不同范围的模拟信号对应不同的二进制值。

例如，如果使用8位代码，可以将模拟信号量化为2^8 = 256个数量级。

在实践中，经常使用24位或30位代码。

通常，数字信号通过载波相移转换为模拟信号。

计算机，局域网，城域网都使用二进制数字信号。

目前，广域网的实际传输既有二进制数字信号也有数字信号转换的模拟信号。

但由于其更广泛的应用前景，数字信号更常用。

控制板（像Micro:bit，Arduino）指定的ADC接口，用于模拟量到数字量的转换。

模拟信号转为数字信号的过程
模拟信号转为数字信号的过程通常包括以下步骤：
1. 采样（Sampling）：从模拟信号中选取一系列离散时间点上的取样值。

采样率决定了每秒钟采样的次数。

2. 量化（Quantization）：对采样得到的连续的模拟信号进行离散化，将每一个取样值映射到最接近的离散值，通常使用固定的位数表示。

3. 编码（Encoding）：将量化后的离散数值映射为数字信号，通常使用二进制编码。

常见的编码方式包括脉冲编码调制（PCM）和压缩编码。

4. 存储和传输：将数字信号以二进制形式存储或通过传输媒介传输，例如通过计算机存储或通过数字通信网络传输。

在接收端，数字信号可以通过逆向的过程转换回模拟信号，称为数字信号重建，包括解码和恢复量化。