数模转换是将模拟信号转换成数字信号的过程,是数字信号处理中不可缺少的重要环节。它的基本过程是将要处理的信号经过采样、量化和编码三个环节,最终转换成数字形式。
采样是将连续的模拟信号在时间上离散化的过程,也是数字化处理中最基本的环节之一。采样的频率需要满足奈奎斯特采样定理,即采样频率要大于信号最高频率的两倍。
采样过程中还需要注意信号中的抗混叠处理,即通过低通滤波器去除高于采样频率一半的频率成分,避免采样过程中产生的混叠现象。
量化是将模拟信号的幅值离散化的过程,将其转换成数字形式。在量化的过程中,需要设置一定的量化精度,即将幅值划分成若干个等间距的区间,每个区间作为一个量化级别,用一个二进制数来表示。量化精度越高,相应地需要更多的位数来表示量化结果,其所需存储空间和计算量也随之增加。因此,在选择量化精度时需要权衡存储和计算复杂度与信号质量之间的关系。
编码是将模拟信号的数字化结果转换成二进制码,以方便计算机处理。编码的实现方式有多种,包括直接二进制编码、格雷码编码、斜码编码等。其中直接二进制编码需要的硬件资源最少,但是其位移操作较为频繁,计算速度较慢;格雷码编码和斜码编码虽然需要更多的硬件资源,但是计算速度更快,且具有容错性。