A/D轉換器為什麼要將類比訊號轉換為數字訊號

訊號資料可用於表示任何資訊，如符號、文字、語音、映像等，從表現形式上可歸結為兩類：類比訊號和數字訊號。類比訊號與數字訊號的區別可根據幅度取什是否離散來確定。 類比訊號指幅度的取值是連續的（幅值可由無限個數值表示）。時間上連續的類比訊號連續變化的映像（電視、傳真）訊號等，1-1（a）所示。時間上離散的類比訊號是一種抽樣訊號，1-1（b）所示，它是對圖1-1（a）的類比訊號每隔時間T抽樣一次所得到的訊號，雖然其波形在時間上是不連續的，但其幅度取值是連續的，所以仍是類比訊號，稱之為脈衝幅度調製（PAM，簡稱脈幅調製）訊號。 數字訊號指幅度的取值是離散的，幅值表示被限制在有限個數值之內。二進位碼就是一種數字訊號。二進位碼受雜訊的影響小，易於有數字電路進行處理，所以得到了廣泛的應用。 1． 類比通訊 類比通訊的優點是直觀且容易實現，但存在兩個主要缺點。 （1） 保密性差 類比通訊，尤其是微波通訊和有線明線通訊，很容易被竊聽。只要收到類比訊號，就容易得到通訊內容。 （2） 抗幹擾能力弱 電訊號在沿線路的傳輸過程中會受到外界的和通訊系統內部的各種雜訊幹擾，雜訊和訊號混合後難以分開，從而使得通訊品質下降。線路越長，雜訊的積累也就越多。 2． 數字通訊 （1） 數字化傳輸與交換的優越性 ① 加強了通訊的保密性。語音訊號經A／D變換後，可以先進行加密處理，再進行傳輸，在接收端解密後再經D/A變換還原成類比訊號。 數字加密處理可簡單描述如下，Y1表示語音變成的數字訊號Y1＝1011101100001，採用8位密碼C＝10001101。在送到傳輸線路之前，將密碼“加”到語音碼中去，X＝Y1＋C（密碼C連續重複），則傳輸的數字訊號為 X＝Y1＋C＝1011101100001 Y1 ＋1000110110001 C ————————————— 0011011010000 X 顯然X≠Y1，即便有人竊聽到X碼，也不能馬上得到Y1碼。在接收端，只要再將相同密碼C與數位X相加，就能豐碑成原來的語音數位Y1，即 Y1＝X＋C＝0011011010000 X ＋1000110110001 C ————————————— 1011101100001 Y1 可見，語音數字化為加密處理提供了十分有利的條件，且密碼的位元越多，破譯密碼就越困難。 ② 提高了抗幹擾能力。數字訊號在傳輸過程中會混入雜音，可以利用電子電路構成的門限電壓（稱為閾值）去衡量輸入的訊號電壓，只有達到某一電壓幅度，電路才會有輸出值，並自動產生一整齊的脈衝（稱為整形或再生）。較小雜音電壓 到達時，由於它低於閾值而被過濾掉，不會引起電路動作。因此再生的訊號與原訊號完全相同，除非幹擾訊號大於原訊號才會產生誤碼。為了防止誤碼，在電路中設定了檢驗錯誤和糾正錯誤的方法，即在出現誤碼時，可以利用後向訊號使對方重發。因而數字傳輸適用於較遠距離的傳輸，也能適用於效能較差的線路。 ③ 可構建綜合數字通訊網。採用時分交換後，傳輸和交換統一起來，可以形成一個綜合數字通訊網。 （2） 數字化通訊的缺點 ① 佔用頻帶較寬。因為線路傳輸的是脈衝訊號，傳送一路數字化語音資訊需佔20?64kHz的頻寬，而一個類比話路只佔用4kHz頻寬，即一路PCM訊號佔了幾個類比話路。對某一話路而言，它的利用率降低了，或者詳它對線路的要求提高了。 ② 技術要求複雜，尤其是同步技術要求精度很高。接收方要能正確地理解發送方的意思，就必須正確地把每個碼元區分開來，並且找到每個資訊組的開始，這就需要收發雙方嚴格實現同步，如果組成一個數字網的話，同步問題的解決將更加困難。 ③ 進行模/數轉換時會帶來量化誤差。隨著大規模整合電路的使用以及光纖等寬頻帶傳輸介質的普及，對資訊的儲存和傳輸，越來越多使用的是數字訊號的方式，因此必須對類比訊號進行模/數轉換，在轉換中不可避免地會產生量化誤差。