dsp技術(shù)3數(shù)字信號處理-資料下載頁
2025-05-10 10:02本頁面
【正文】 果 y[n]也是周期的，周期仍然是 N [ m od ] [ ] [ ]y n N x n h n??10[ m o d ] [ m o d ]Nix i N h n i N?????數(shù)字信號處理 第四部分 模擬信號的數(shù)字化 Nyquist采樣定理 ? 截止頻率為 fm的帶限信號，由相距不大的于 1/2fm的均勻間隔上的采樣序列唯一的確定。 ? T=1/2fm稱為 Nyquist間隔（既不失真的最大采樣間隔） ? fs=q/T=2fm稱為 Nyquist頻率（既不失真的最低采樣頻率） ? 由于理想低通濾波器是不可實現(xiàn)的，實際的低通濾波器都有上升時間和下降時間，因此工程上往往采用 fs～ 3fm 不滿足 Nyquist條件會產(chǎn)生頻譜混疊 采樣 ? 首先讓信號通過一個低通濾波器（稱為防混疊濾波器），使其成為帶限信號 ? 往往將采樣頻率選擇為防混疊濾波器帶寬的 ～3倍，以保證無混疊產(chǎn)生 ? 采樣脈沖盡可能的窄，以便接近理想的沖激序列，否則，采樣信號會產(chǎn)生 Sa(x)的包絡(luò)調(diào)制 ? 使用采樣 /保持器（ S/H），使采樣得到的電平保持一段時間不變化，以便 A/D變換器有充分的時間將采樣信號量化 量化 ? 采樣后的信號，時間上是離散的，但幅度仍然是連續(xù)的，還不是真正的數(shù)字信號，必須對其幅度作量化，即將離散時間點上的幅度歸入有限數(shù)目的等級 ? 這個過程稱為 A/D變換，目前都是用專門的 A/D變換器來完成，不同的 A/D變換器，工作方式不同，如逐次逼近，閃爍 (flash)，積分， Σ Δ 調(diào)制等 逐次逼近 A/D變換器 ? 數(shù)字輸出從最高值開始，通過 D/A與輸入比較，決定該位是 0還是 1，以 2n逐次降低，逐級比較，最后得到從最高位到最低位的數(shù)字輸出 ? n位轉(zhuǎn)換至少需要 n個時鐘周期， n越大，即分辨率越高，轉(zhuǎn)換速度就越慢 閃爍式 A/D轉(zhuǎn)換器 ? 輸入信號同時與 2n1個不同的參考電平進行比較 ? 在同一個時鐘周期內(nèi)完成轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換速度最快，其精度取決于參考電平的精度與分級的精度 量化噪聲 ? A/D的量化分級越細，精度越高 ? 8bit 256級 ? 12bit 4096級 ? 兩個量化等級之間的步長 q越小，精度越高，因為舍入誤差越小，但無論如何還是會引入誤差，這種因為量化而引入的誤差，稱為 量化噪聲（量化誤差） 量化噪聲 ? 設(shè)量化噪聲在步長 q上式均勻分布的，則因為量化而引入的均方誤差為： ? 其均方根值為： 2/222/21||12qqqE e e d eq ????2||23r m sqe E e??量化噪聲 ? 設(shè) A/D的滿度正向電壓為 vi q=2vi/2n vi=2n1q S/N=20 log10[vi/erms] =(+)dB ? 即每增加 1bit， S/N提高約 6dB ? 12bit的 A/D S/N≈70dB ? 16bit的 A/D S/N≈94dB 量化噪聲 ? 量化噪聲的降低（即 S/N的提高），是要付出代價的 ? 轉(zhuǎn)換速度 ? 成本 ? 存儲空間與數(shù)據(jù)吞吐速度 ? 當信號本身的噪聲已經(jīng)大于量化噪聲時，再降低量化噪聲已經(jīng)沒有任何意義了 量化噪聲 ? 上述信噪比的推導(dǎo)，是以信號滿度為前提的 ? 輸入信號大于滿度信號 vi時，飽和，也就產(chǎn)生大的誤差 ? 輸入信號太小，量化噪聲加大 ? 因此，往往在采樣前加入一級低噪聲放大器，程控其增益，使輸入信號即接近滿度，又不飽和，從而達到最好的信噪比 S / H A / D信 號 調(diào) 理 電 路 數(shù)據(jù)采集的其它問題 ? 程控防混疊濾波 ? 程控前置放大器（衰減器） ? 與傳感器的耦合方式 ? 與外部電路的隔離 ? 共模抑制 ? 多通道時，是分時采集，還是同時采集
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