数字信号和模拟信号的区别是什么？

时间： 2024-05-16 来源：KEYSIGHT知乎

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谈到数字信号，我们首先会想到模拟信号。那么，什么是模拟信号，什么是数字信号？他们有什么区别呢？回答这个问题可以帮助我们更好的理解数字信号和应用。

区分模拟信号和数字信号非常重要。

打个比方，想想时钟。数字信号将时间显示为数字。时间单位以小时、分钟和秒的不同间隔呈现，并从一个单位突然跳到下一个单位。相应地，数字信号传递量化的、离散的信息。另一方面，模拟时钟上的指针连续移动，读数没有任何跳跃或离散。类似地，模拟信号是连续的并且能够在一定范围内呈现任何值。

什么是模拟信号？

信号是数据的电气表示。信号可以表示消息、图像、声音、测量值以及定义为一组值的任何其他内容。

模拟信号是根据某个时变参数连续无限变化的电压、电流或物理量。例如，无线电波、电视波或声波都是模拟信号的示例。

模拟信号的两种类型：

连续时间信号：任何连续的时间函数都被认为是连续时间信号。最常见的例子是正弦曲线。

离散时间信号：由相等时间增量（或样本）分隔的任何实数序列都被视为离散时间信号。一个常见的例子是数字音频信号，它代表一系列相等时间增量的瞬时振幅。

模拟信号处理

模拟信号处理使用电子设备对连续的模拟信号进行放大、滤波和限幅等各种操作。它涉及连续时间处理，其中数量随时间连续变化。

用于模拟信号处理的工具包括示波器、电源、函数发生器、信号发生器、射频模拟信号发生器和其他电子测试设备。

示波器：示波器是一种电子测试设备，允许工程师实时查看电路的行为。来自被测电路的输入信号从输入通道发送到示波器的“水平”输入端，然后在屏幕上显示为波形。

电源：将低电压、高电流电压转换为更可用形式的电子设备。

函数发生器：函数发生器是一种产生波形的电子测试设备。这些用于测试其他电子测试设备的正常运行或创建用于收听或测量的音频信号。大多数函数发生器产生各种波形，通过前面板上的按钮切换到电路中。这些波形类型包括正弦波、锯齿波、三角波、方波、脉冲波和斜坡波。

模拟音频信号发生器：在电子学中，音频信号发生器是一种电子测试设备，可产生音频范围内的电信号。这些信号通常使用压控振荡器或脉冲序列创建，然后在发送到扬声器之前路由到放大器，扬声器的输出构成所需的声音。

射频模拟信号发生器：RF模拟信号发生器是一种测试设备，用于生成和应用正弦波、方波（脉冲）、锯齿波和三角波等信号。它还可以用于在给定范围内扫描频率。

什么是数字信号？

数字信号是一种通过数字方式表示的信号，它是通过对模拟信号进行采样和量化得到的。采样是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，量化是将采样后的信号转换为一系列数字代码。这些数字代码可以被计算机和其他数字设备处理和传输。

数字信号，就是只有有限种信息状态的信号。例如现在最基本的010101的信号，只有0和1两种状态的组合。

数字信号的优点是可以被精确地处理和传输，因为它们是由一系列数字代码组成的。数字信号还可以通过数字信号处理技术进行滤波、增强和压缩，这些技术可以提高信号的质量和效率。

为什么要进行模拟信号转换成数字信号？因为现在数字技术的普及，集成电路的发展，从观念上颠覆了传统的测控技术，传统的模拟信号可测，但可控性较差，随着电子技术的发展，高性能的控制核心的出现，使得信号的能控型大大增强，并且可以完成很人性化的人机交互功能。但是现实中的几乎所有被测数据都是模拟量，那么，要想让控制核心读懂这些数据，就必须先将其数字化。所以一个好的测量前端，也可以说就是传感器成为了测控技术的关键，将模拟信号完整地采集到，再精确地转换为数字信号就显得尤为重要，所以现在很多芯片制造商大力推广他们的A/D或者D/A转换技术及产品。

模拟信号和数字信号之闻的转换是通过模数转换ADC和数模转换DAC来实现的。

模拟信号转换成数字信号，首先通过ADC将模拟信号进行采样，即将连续的模拟信号按照一定的频率进行离散化，得到一系列的模拟采样值。然后将模拟采样值通过量化处理，转换成对应的数字信号，即根据一定的量化规则，将模拟采样值映射到一系列离散的数字量级上。

数字信号转换成模拟信号，首先通过DAC将数字信号进行反量化，即将数字信号的离散量级映射回模拟信号的值。然后通过重构滤波器将反量化后的数字信号进行平滑处理，得到模拟信号。最后，通过模拟电路对模拟信号进行放大、滤波等处理，使之符合要求。

需要注意的是，模拟信号转换成数字信号和数字信号转换成模拟信号都会引入一定的误差，即量化误差和重构误差。因此，在进行模拟信号与数字信号之间的转换时，要选择合适的采样频率、量化精度和重构滤波器等参数，以保证转换的精度和准确性。

数字信号的传输有两种方式，一种是基带信号传输，另一种是调制传输。

基带传输就是数宇信号的01直接表示为高低电平进行传输。但是这样的话，如果数宇信号的频率比较高，即传输速度比较快时，由于线路的电容效应，使信号损失很大，收端严重变形，造成误码。

调制就是把基带信号变化成可以在一些物理介质上传输的信号。调制方式有很多种。

数字信号的传输有两种方式，一种是基带信号传输，另一种是调制传输。

调制就是把基带信号变化成可以在一些物理介质上传输的信号。调制方式有很多种。

数字调制

在人类用电线传送信号需要敷设一条海底电缆，预计信号经过电缆时变弱。人们认为加大发射功率，提高接收机的灵敏度就可以解决问题。但完工后，接收机收到的信号波形和发送完全不相关，这个问题成了人们的一个谜。

后來，凯尔文(Kelven)用微分方程解决了这个问题。他阐明了这实际上是一个频率特性的问题，通过信道时信号的高频成分则被衰减掉了。从此人们开始认识到，信道具有一定的频率特性，并不是信号中所有的频率成分都能通过信道进行传输，因此提出了调制。这是原始信号一般不能在大多数信道内直接传输，因此需要经过调制将其变换成适于在信道内传输的信号。

复合调制现已广泛用于光数据传输。通过本文，您将了解误差矢量幅度(EVM)概念和意义并针对调制信号质量参数是否已经准备好标准化并取代传统参数进行的调查。

调制是什么意思?

如今，大多数无线服务都在使用复杂的载波调制方案。调制技术和元器件的持续改进以及纠错码的进步，促使信道容量更加接近香农定理设定的基础极限。那么，调制是什么意思？调制的分类？

调制是一种将需要传送的信号搬移到高频载波，实现频谱搬移的过程。把输入信号变换为通过信道传输波形的变换过程称为调制。通常把原始信号称为调制信号，也称基带信号；被调制的高频用于运载原始信号，因此称载波。

调制实现了信源的频谱与信道的频带匹配。

需要传送的信号是基带信号。最开始是语音信号，现在是数字化的各种数据，包括程序，图片，语音，视频。

调制的目的是什么?

通过对载波参数的改变，将需要传输的信息（话音、数据等）通过一定的媒介进行传输。

信号为什么需要调制？

对于数字通信来说，调制使您能够使用窄频率带宽传输更多数据。

1.低频信号不适合在空中传播，天线尺寸与信号波长成正比，调制实现频谱搬移。

2.无线频谱资源有限，需要在指定的频率上进行发射接收，调制实现频率复用。

3.增加信号在信道中传输时的抗干扰性能，提高频率效率。

无线通信的调制技术

如今，大多数无线服务都在使用复杂的载波调制方案。调制技术和元器件的持续改进以及纠错码的进步，促使信道容量更加接近香农定理设定的基础极限。那么，常用的调制方式有哪些？

数据中心利用发射系统和接收系统之间的通道，可以准确有效地传递有价值的信息。如果通道性能不佳，就可能会导致信号完整性问题，并且影响所传数据的正确解读。因此，在开发通道设备和互连产品时，确保高度的信号完整性非常关键。测试、识别和解决导致设备信号完整性问题的根源，就成了工程师面临的巨大挑战。

数字信号应用

数字信号的眼图分析

数字信号的眼图包含丰富的信息，体现数字的整体特征，能够很好的评估数字的品质，因而数宇信号眼图分析是数字系统信号完整性分析的关键之一。眼图实际上是一系列数字的不同码型按一定的规律在示波器屏幕上累积显示的结果。

数字信号的抖动分析

抖动测试最早在上个世纪80年代开始萌芽，HP公司电信网络测试部门-苏格兰科技公司1982年在苏格兰推出了针对PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy，准同步数字体系)的第一个抖动测量仪器，速率高达E3和DS3，之后在1984年推出首批140 Mb / s抖动测试仪之一。

在90年代推出针对SONET / SDH抖动测试产品和方案。事实上在同步数字传输体系(SONET/SDH)和通讯系统中引入抖动的概念主要用于评估数据包级的传输延时偏差。因此大家也可以看到经典抖动定义也来自于当年的业界巨擘贝尔实验室。

进入90年代以后，随着数字电路系统中的源同步时钟总线的发展，由于外部同步时钟频率渐渐成为瓶颈开始转向嵌入式时钟的串行差分总线，非常典型的就是PCI总线同步时钟频率最高到133MHz就开始转向PCIE1.0 2.5Gbps发展。由此对数字电路系统中的水平时间参数的测量也从传统的Setup/Hold或Skew测量转为水平方向Jitter的测量。

在今天，抖动测试除了是很多高速串行总线和标准的一致性测试众多项目中的重要组成部分和内容，同时还是针对系统级传输性能评估的重要方法，以及探究系统问题根源的重要手段。因此对抖动进行深入的探索和研究无论何时都具有深刻的意义和价值。

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什么是数字信号？介紹数字信号的特征和应用。实际数字电路中的信号与理想的数字信号存在着差异。很多原因会导致真是信号与理想数字信号的差异以及信号完整性问题。信号完整性就是信号完整未受损，或者说信号在标准的时间内具有稳定的跳变以及有效的逻辑电平。

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型号- U8480,B2911A,U1272A,N8926A,34460A,N7040A,U8000,N9340B,53140,N5742A,N5766A,34905A,N9918A,N6735B,N8480,N5743A,N5767A,N1914A,3024T,3012T,U1273A,34904A,N6746B,N6734B,U3800,U1282A,N8948A,34470A,N7042A,N1913A,N5744A,N5768A,34903A,N8924A,N9916A,N9928A,34939A,N6701C,N8949A,U1271A,N8925A,N8937A,N7041A,N1912A,N9000B,N5745A,N5769A,N2819A,3022T,3034T,N6700C,34902A,N9917A,34938A,N6736B,U1600,8491A,DSOX1102G,DSOX1102A,N9320B,P-SERIES,33509B,N7020A,N1911A,N9344C,N5746A,N3302A,N2818A,34901A,34937A,U1701B,82357B,U1273AX,U2802A,N5181B,N2142A,U1281A,B2902A,4024A,N5747A,N3303A,8490G,N2805A,3032T,N6702C,U1700,N6705C,N8928A,N9342C,33519B,B2901A,N3304A,N5748A,34947A,N2804A,N8929A,N5171B,N9343C,N2140A,X-SERIES,B2912A,N3305A,U8903B,N5749A,4022A,34934A,4034A,34946A,8480D,3054T,U2702A,N3306A,U1733C,U1210,U2300,N5700,34945A,3458A,TU1453A,U2701A,B2962A,1146B,N3307A,1147B,N7026A,33600A,33612A,B2961A,N9322C,N9310A,U1731C,2002A,53200,2014A,3104T,U1610A,U2723A,33611A,2004A,U1732C,J7205A,34942A,U3606B,53210A,J7205B,U2722A,N1810UL,33622A,3102T,34941A,N8760A,2012A,2024A,U2500,U1620A,33512B,33500B,33621A,N1810TL,3004A,N6700,N6705,N8761A,N2821A,33511B,N3300,4104A,2022A,N2820A,U2600,33510B,33522B,3014T,N2843A,E36100B,33521B,N9962A,87106D,AC6804B,E4982A,DAQM905A,34950A-34959A,N6750,N9950A,N8740A,E36103B,U2020,EDUX1002A,N9951A,33520B,N7007A,83050A,N2962A,53131A,P9243A,E4981A,U2741A,34972A,E36102B,J7211B,J7211A,J7211C,E36320A,N8741A,AC6802B,DAQM903A,U1270,N9960A,E36311A,N8762A,E36105B,N6781A,U2000,E3641A,EDUX1002G,N2863B,AC6803B,DAQM904A,N8900,U1280,84904L,U2751A,34970A,N9961A,B2900,E36104B,E3640A,AC6800B,N2862B,6002A,E3600,E-SERIES,E36313A,DAQM900A,U1250,U5850,N8756A,N8732A,N8950A,AC6801B,10070D,DAQM902A,U2761A,34980A,E36300A,E36312A,N6782A,DAQM901A,E36106B,53220A,N8757A,87222D,N8733A,N8951A,87222E,N9952A,87104D,P9242A,E4980A,6004A,53132A,N6785A,N6773A,U1452A,B2980A,N6761A,N8754A,N8742A,P9241A,N2871A,53230A,N8700,N4985A-S50,U1240,N6784A,E4981A-001,E4981A-002,N8755A,U1453A,N8731A,N2870A,8495D,N2797A,87405B,N2894A,N5770A,8495B,87405C,34420A,E3647A,10833F,34921A-25A,10833G,10833A,10833B,4154A,10833C,10833D,N6775A,U1450A,N8736A,N6763A,U1232A,N8954A,N6751A,N8930A,N7550,N9923A,N2796A,N9935A,N2893A,N5771A,E36100,E3646A,6811C,N4985A-S30,4032A,N8737A,N6786A,N6774A,N8943A,N6762A,E5063A,10834A,N8955A,U1451A,8494G,N8931A,E3634A,U1233A,3052T,N2783B,P9371A,N2795A,N5772A,6813C,E3649A,6800C,6812C,N6753A,N8758A,U1460A,N6741B,U1242C,N8734A,U1242B,N8952A,N6777A,N8940A,N6765A,P9370A,N2891A,N2782B,EPM SERIES,53181A,N5761A,34931A-33A,34465A,E3648A,4054A,N8759A,N6764A,U1231A,U1461A,N6752A,E9320,83020A,N8735A,N8941A,N6776A,N2793A,DAQ970A,N2890A,L2060,N2781B,U1240C,N9914A,82350C,N5750A,N5762A,U2063,E5810B,N8934A,N6743B,N9926A,P1912A,N8946A,N6731B,N9938A,U1252B,E3643A,E3631A,N6755A,14585A,N2792A,N2780B,U1241C,N5763A,E4980AL,N5751A,E36300,E9300,N8923A,N9915A,N8935A,N6742B,N9927A,E3630A,U1241B,4052A,U1253B,E3642A,N6766A,34908A,N6754A,N2791A,N9912A,N8738A,N9936A,U1190,U2040,N5752A,N5764A,34450A,DAQM907A,N8932A,N8944A,34907A,N8920A,E3645A,N6745B,E3633A,N6733B,L2050,N2790A,U1251B,N8739A,N9913A,N9925A,N5741A,DAQM908A,N5765A,34461A,U2053,N8945A,N6732B,N9937A,N8957A,N8921A,E3632A,E3620A,N6756A,E3644A,N6744B

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【选型】Keysight（是德科技）通用及基础测量仪器样本

目录- 示波器和探头数字万用表数字采集和开关频率计数器、函数和任意波形发生器电源射频仪表

型号- U1272A,34460A,34133A,53140,N5742A,N5766A,E4980ALU-050,N2919A,N576XA,N5439A,6644A,661XC-220,54600S,34905A,3446MEMU,3000X,U2700,N674XB,34132A,34132B,53150,N5743A,53151,N5767A,661XC-OL2,664XA,3024T,N2918A,6621A,3000T,53152,6645A,N2918B,N9310A-1CM,661XC-230,U1273A,34904A,U1620,E364XA-1CM,N6746B,3000X,DSOXGPIB,N8948A,1000,34131A,DSOX4AUTO,N5744A,N5768A,N2917B,6622A,N3300A,8120-4383,TPS://WWW.SEKORM.COM/WEB/SEARCH/KEYWORDN2801A,34903A,663XB-0B3,DSOX4SENSOR,N8900A,66102A,N6701A,E5387A,66000,U1271A,N8949A,66002A 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Keysight（是德科技）信号发生器选型指南（中文）

目录- 信号发生器简介信号发生器的频率范围信号发生器产品类别信号发生器主要技术指标对比应用软件、核心功能和软件对比 Signal Studio 软件台式模块化

型号- M9383B,N5194A,M9381A,N5193A,M9380A,N5166B,N5191A,N5181B,N5182B,N5171B,N5172B,N5183B,N5173B,E8257D,E8663D,N5102A,N9310A,E8267D,N5182BX07,M9383A,M9384B,M9484C

选型指南 - KEYSIGHT - 2022年4月20日 PDF 中文下载

【经验】使用是德科技直流电源分析仪-N6705C进行功耗测试的方法

是德科技的N6705C直流电源分析仪是一款高性能直流电源分析仪，搭配N6781A高精密模块，可以进行动态低功耗测试，节省测试时间，显著提高您的测试效率。

设计经验发布时间 : 2023-07-19

【经验】示波器的使用：如何记录和保存示波器测试结果

是德科技为您演示如何记录示波器的数据。在本文中，您将了解如何保存并调用各种示波器文件类型，包括图像、参考波形和设置。对于本实验，您必须有权访问个人 USB 存储设备。

设计经验发布时间 : 2023-06-21

解析触发工作原理和示波器触发功能，探讨如何使用示波器电流探头测试上电时刻冲击电流

本文KEYSIGHT详细介绍了示波器的触发工作原理和示波器触发功能，并探讨了如何使用示波器电流探头测试上电时刻冲击电流。

设计经验发布时间 : 2024-05-29

【经验】如何升级Keysight（原安捷伦）示波器固件？

世强硬创开放实验室有不少是德科技（Keysight）示波器，固件版本都比较老了，以至于一些配件无法正确的识别和匹配，比如1147B探头，被示波器识别为1147A。本文把DSO5000示波器和6000示波器固件升级一下，这里和大家分享升级方法和过程。

设计经验发布时间 : 2021-09-09

【经验】使用N5172B信号发生器测试Si4438无线收发芯片接收灵敏度的方法

Si4438是Silicon Labs针对中国433MHz无线频段市场推出的无线收发芯片，Si4438做成无线模块后，可以使用信号发生器测试无线模块的接收灵敏度，以此来判断的模块射频性能是否能满足要求。本文主要介绍如何使用N5172B信号发生器测试Si4438芯片接收灵敏度的方法。

设计经验发布时间 : 2021-01-06

KEYSIGHT(是德)示波器/分析仪/发生器/仪表/电源选型指南

描述- The advanced performance, intuitive usability, and versatile functionality of the Keysight InfiniiVision 4000G X-Series oscilloscopes enable you to capture elusive glitches and anomalies that are not possible with other oscilloscopes.

型号- 33521B,B2911B,SR101EDUA,3000G X,PZ2120A,P9377B,PZ2100,34460A,P937XA,DAQM905A,N9324C,1000X,6000 X,3458A,N9918A,EL34143A,33600A SERIES,E36155A,INFINIIUM EXR-SERIES,BV9210B,DAQ973A,EDUX1052A,N9935C,B2962B,PZ2121A,P93XXB,DAQ73A,EL30000 SERIES,E5063A,E36154A,3000X,P9371B,P9371A,33600A,PZ2130A,B2961B,33612A,34470A,DAQM903A,B2960B SERIES,N9322C,N9960A,E36311A,6000X,E36731A,PZ2100 SERIES,E36731ABV,P9370A,P9382B,3000G X-SERIES,P9370B,PZ2131A,33611A,B2960B,33500B SERIES,DAQM904A,N9323C,34465A,B2901BL,DAQ,2000 X,EL34243A,DAQ970A,E36150 SERIES,P9373B,E36150,E36300 SERIES,33622A,EDU33211A,P9373A,33509B,2000X,DAQM909A,1000 X,E36313A,1000 X-SERIES,DAQM900A,E36232A,33512B,P9372A,P9384B,33621A,P9372B,33500B,N5181B,4000G X,N9915C,N9321C,DAQM902A,N6700,E36200 SERIES,B2902B,E36300,4000X,2000 X-SERIES,E36312A,DAQM901A,E36231A,6000 X-SERIES,N9952A,N6705C,B2901B,33511B,N5166B,N9912C,BV9211B,P9375B,B2900B SERIES,PZ2110A,P9375A,33519B,EDU36311A,DAQM907A,EL30000,E36234A,B2910BL,35520B,4000G X-SERIES,33510B,B2900B,B2912B,33522B,EDU33212A,P9374A,N5171B,P9374B,INFINIIUM EXR,EDU34450A,X-SERIES,DAQM908A,E36200,34461A,E36233A

选型指南 - KEYSIGHT - February 16, 2024 PDF 英文下载