模擬信號是什么意思
模擬信號是一種不僅再時間上連續(xù)、數(shù)值上也連續(xù)的物理量,具有無窮多的數(shù)值,其數(shù)學(xué)表達是必較復(fù)雜,比如正弦函數(shù)、指數(shù)函數(shù)等。
從自然界感知的大部分物理量都是模擬性質(zhì)的,如速度、壓力、溫度、聲音、重量以及位置等都是最常見的物理量。
圖1.1.1 是幾種常見的模擬信號波形
正弦波:例如我們最經(jīng)常接觸到的聲波??赡苣阌袡C會用一臺示波器察看一個真實的聲音波形,你將發(fā)現(xiàn)所看到的波形可不像這里所示范的這樣清晰的正弦波,而是看起來非常雜亂的一種波形,確實如此,這只是因為真實的聲音波形中包含了多種頻率的正弦波。另一個例子由發(fā)條驅(qū)動的鐘擺,將鐘擺的運動軌跡延時間軸展開,得到的連續(xù)波形正好就是一個正弦波形。
調(diào)幅波:自從發(fā)明收音機以來,普通百姓就開始與調(diào)幅波打交道了,這種波形是以一種頻率很高的正弦波作為載波,在此基礎(chǔ)上疊加一個頻率較低的信號波就形成了入圖所示得波形。
阻尼振蕩波:凡是自然界中可以看到的振蕩運動,都可以觀察到這種波形,比如彈簧的自由振動、鐘擺的自由運動(不同于由發(fā)條驅(qū)動得鐘擺運動)等,如果說這些還有人工的痕跡,那么水波的漣漪則是在自然不過的了。
指數(shù)衰減波:許多發(fā)光物質(zhì)都具有這種波形,也就是熒光壽命。我們平時使用的日光燈就是一個例子,當(dāng)我們將一個點亮的日光燈的電源切斷時,可以觀察到日光燈不是一下子就熄滅,而是有一個短暫的熄滅過程,也就是通常所說的日光燈的余輝。
在電子技術(shù)中通常采用一些傳感器將這些信號轉(zhuǎn)換為電流、電壓或電阻等電學(xué)量。這些同樣是模擬量,因為如果采用一臺示波器來測量這些電學(xué)量的波形的話,將觀察到與圖1.1.2圖示波形一樣的波形。
實際使用中電流和電壓常用圖形來表示。
下面我們看到的就是一個幅值為0~5V、周期為100ms的電壓波形:
圖1.1.2 周期性電壓波形
圖中電壓的幅值按照正弦波形周期性地變化,圖中顯示了兩個完整的波形,起始相位為零,如果想確定其中值的個數(shù)是不可能的,其值的個數(shù)有無窮多個。
正如我們在模擬電路中所學(xué)習(xí)的,周期性模擬信號的基本參數(shù)之一是頻率,也可以用周期表示。通常頻率用f表示,單位為赫茲(Hz)
;周期用T表示,單位為秒(s)。二者之間的關(guān)系是互為倒數(shù),即有。圖1.1.2中已知電壓波形的周期T=100ms,則頻率為10Hz,該電壓的幅值介于0~5V之間,值的個數(shù)為無窮大。
典型的模擬信號包括工頻信號、射頻信號、視頻信號等。我國和歐洲的工頻信號的頻率為50Hz ,美國為60Hz 。調(diào)幅波的射頻信號在 530Hz~1600kHz之間。調(diào)頻波的射頻信號在880MHz~108MHz之間。甚高頻(VHF)和超高頻(UHF)視頻信號在6GHz以上。
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