数字信号效率比模拟信号高么
各有各的用途, 不存在谁淘汰谁的问题.
可以随便找本《数字电路》之类的教材,最前面一般都会给科普一下。
■网友
都以电作为信号的载体来说。
首先,物理层面上,并没有模拟信号和数字信号的分别,所有的信号都是模拟的(时间与幅度,这里都默认为电压,全部是连续的)。而数字信号的定义,本质上是电路看待信号的角度,把时间幅度都虽然连续,但是,分成段来进行处理。
下面说,为什么现实中都是模拟信号可以用数字形式来表达。(主要是通信层面)
信号作为信息的承载体,我们人作为信息的接收者,有一部分信息本身就是数字化的(离散的),比如:文字,数字。这些本身就可以由数字信号高效的表达。其余部分模拟信号,包括,声音和光,是模拟的。但是由于人体器官对于这些信息的分辨率是有上限的,所以,这一部分用离散的数字信号表达,在一定程度上是可以接受的。以声音为例,一般人耳可以听到的声音频率上限为20KHz,那么,在时间维度上,只要数字信号表达声音的时候,频率大于40KHz,就可以完整恢复所有20KHz以内人耳能听到的信息了。详细可以参考:Nyquist-Shannon sampling theorem (恍惚听说国内中文维基封了)。而对于每个采样点的信号本身,还可以通过非线性编码来提高人耳敏感的部分的分辨率,来保证你听到的声音接近原始的模拟信号。接下来,简单说说,用数字的方式看待信号的几点好处:
可以抑制信号传输过程中引入的噪声。比如:在发送端,用数字信号+5V和-5V信号分别代表“0”和“1”。那么在接收端,根据最大似然准则(Maximum likelihood estimation),我们只需要判断收到的电压是否大于0V就可以恢复原始信息。也就是说,5V以内的噪声,对于信号本身的判断是没有影响的。如果是模拟信号,叠加的噪声没办法以很高的概率处理掉。(尤其噪声的频率和信号频率重叠的话,滤波的效果也会有限)噪声不累积。如果信号传输的太远,需要中继。那么模拟信号引入的处理不掉的噪声,会在多次中继过程中不断叠加。而数字信号的中继,可以先解码出信息,再编码发送,这样,噪声发生累计的概率会很低。差错可控制。数字信号可以通过加入校验位来控制传输中的差错。比如:Hamming code - Wikipedia。简单举个检错的例子。比如,我可以每四位比特,加一位检验位,使得这五个比特加起来是偶数。(1111 就加0,传输11110;1011就加1,传输10111)。这样,所有一个比特的错误在接收端都可以被发现。最后,数字电路的技术发展的也飞快(集成度,成本,能耗),用起来更顺手,所以,用的就更多了。希望能帮到你。
■网友
电子信息工程专业学生,说一下为何数字用的比模拟多。(部分原因)1 数字信号抗干扰能力比模拟信号强。简单说就是数字信号把某个范围的电平定义为高电平,某个范围的电平定义为低电平,这样即使信号传输过程受干扰电平发生变化,只要不超过相应逻辑的电平范围,它所代表的信息是没有改变的。而模拟信号正因为是连续的,所以只要改变一点点都意味着携带的信息改变。具体可以看看数电书的门电路那一章的电压传输特性曲线和噪声容限等知识。2 有些信息的本身就需要用数字量或者类似于数字量的东西才能精确表达。比如我跟你说“这根棍子65.3cm”,你一听就知道多少,但如果我用手跟你比“它就这么长”,你可能还是不知道它具体多长(虽然很直观,但不精确)。3 历史原因由于数字信号抗干扰能力强等原因,历史上人们更多地选择数字电路来解决问题,相关方面的技术更成熟,导致现在人们更喜欢用使用数字电路。(这是一个正反馈)
■网友
比如我们有个 500 mL 的杯子。
数字信号
杯子里有水,水量在 200 mL 刻度线以上的话,我们就认定这个状态为「有水」。这杯没水,因为水量在 80 mL 刻度线以下,这是「没水」的标准。模拟信号
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