在数字化时代,数字信号是电子设备中常用的信号处理方式。在数字信号中,数字量表示离散的不连续数据,而模拟量则是连续不断的数据,输入模拟信号的音乐播放器或电子称等电子设备,要想处理需要将模拟信号转化为数字信号处理。而这个转化的过程,需要通过数字量输入通道来完成。数字量输入通道的主要作用就是将模拟信号输入设备中后,将其转换为数字信号。简单来说,它是用来处理数字信号和模拟信号之间的转换。
数字量输入通道是设备中非常重要的部分,由很多组件构成,主要包括模拟信号输入端口,有源滤波器、采样控制器、比较器、数据转换器和数字信号输出端口。下面分别对这些部分进行详细阐述。
模拟信号输入端口是数字量输入通道的第一步,将模拟信号通过电缆等的方式传入设备中。由于模拟信号存在着各种各样的特性,为了确保数字量输入通道正常的工作,模拟信号输入端口必须要按照要求进行设计。这个设计要素是:端口的特性阻抗、锁相环、滤波器设计等等。
数字量输入通道中的有源滤波器是用来对模拟信号进行降噪和滤波的处理。有源滤波器可以对信号进行放大或并联,降噪效果更好。常见的有源滤波器有电容滤波器、电阻滤波器、积分器等,这些滤波器都可以在高通或低通效果上进行优化或调节以达到最佳效果。
数值量输入通道中的采样控制器、比较器、数据转换器相互协作,完成了模拟信号转换为数字信号的过程。比如,采样控制器用来控制采样频率和采样时间,在数字转换器中用来获得模拟信号的采样值。比较器则是用来比较采样值和基准电压,如果这两者相等,数据转换器就会对这个采样进行处理,以数字形式输出。数据转换器是整个数字量输入通道最核心的部分,它将模拟信号转换为数字信号,具有重要的作用。
数字信号输出端口是将数字信号输出的地方,数字信号的大小决定于模拟量输入的电压,这个电压也是通过AD(模拟数字)转换器转化成数字信号的。数字信号输出端口通常有很多种选择,我们可以通过直接储存在存储器中,或者将其转换成模拟信号进行音频与视频的输出。
数字量输入通道是数字信号处理必备的部件之一,它在音频、视频和实时数据处理上都发挥着巨大的作用。不同的应用场景和不同的要求,需要设计不同的数字量输入通道。无论如何,在设计和选购数字量输入通道时,必须充分考虑要处理的信号类型、信号源、采样速率以及信号的精度等因素。