數(shù)據(jù)采集與模擬信號數(shù)字化(xkj)1課件

1、第2章 數(shù)據(jù)采集與模擬信號數(shù)字化采樣技術量化編碼孔徑時間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)字信號處理系統(tǒng)信號轉換過程 2.1 采樣技術采樣過程采樣定理采樣方式(1)采樣過程模擬信號采樣器離散的脈沖信號tX(t)X(t)tTs 數(shù)學描述（1.1.1)假設采樣脈沖為理想脈沖（1.1.2)只考慮正值時間(1.1.3)(2)采樣定理(Sampling theory)離散信號x(nTs)連續(xù)信號 x(t)Nyquist（Shannon)采樣定理：要想采樣后不失真地還原原信號，采樣頻率必須大于原信號頻譜中最高頻率的兩倍，即推導過程采樣的脈沖序列采樣信號是原始信號x(t)與脈沖序列的乘積x(t)的頻譜：（1.1.4)脈沖序列的

2、頻譜：(1.1.5)將（1.1.4)和(1.1.5)代入上式：采樣后的信號為其頻譜為比較可得原信號的頻譜為另一種證明方式：采樣后信號的頻譜 幾點說明（1）頻譜的幅度受 加權（2）頻譜產(chǎn)生了周期延拓，以 為間隔重復t1高頻與低頻的混疊 (3)采樣方式實時采樣等效時間采樣實時采樣 信號波形的第一個采樣點就被采入并數(shù)字化，然后，經(jīng)過一個采樣間隔，再采入第二個樣本。這樣一直將整個信號波形數(shù)字化后存入波形存儲器。特點：信號波形一到就采入，適用于任何形式的信號波形，重復的或不重復的，單次的或連續(xù)的；所有采樣點是以時間為順序，易于實現(xiàn)波形的顯示；時間分辨率較差。每個采樣點的采入、量化、存儲，必須在小于采樣間

3、隔的時間內全部完成。2.2 量化量化量化電平量化誤差 把采樣信號的幅值與某個最小數(shù)量單位的一系列整倍數(shù)比較，以最接近于采樣信號幅值的最小數(shù)量單位倍數(shù)來代替該幅值。 “只舍不入”的量化過程 “只舍不入”的量化特性曲線與量化誤差 “有舍有入”的量化過程 “有舍有入”的量化特性曲線與量化誤差 2.3 編碼A/D單極性直接二進制編碼例：工作電壓010V，12位A/D=111 111 111 111=(9.9976)10(V)=000 000 000 000=(0.0000)10(V) 引入適當?shù)钠茫珹/D在雙極性方式下工作多種二進制編碼格式1.偏移二進制碼2.反碼編碼3. 2的補碼例如，10V10V， 12位Vmax(正)0111,1111,1111 +9.9951VV (中)0000,0000,0000 0 VVmax(負)1000,0000,0000 -10.000V例如，AD1674，12位，10us實質是200V偏移 10V FFF 0 800 10V 000800變補碼 10V 7FF 0 000 10V 800注意：1.2.編碼方式見說明書2.4 孔徑時間正弦波信號 要求A/D轉換結束時的轉換誤差小于其最小分辨率的1/2S/HTa最大正弦頻率1.5 微型計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一、單