模拟信号

采集模拟信号:带宽、奈奎斯特定理和混叠

了解采集模拟信号的基础知识,包含带宽、幅值误差、上升时间、采样率、奈奎斯特定理、混叠与分辨率等。 本教程是仪器基础教程系列的一部分。

1. 什么是数字化仪?
科学家和工程师常用数字化仪采集真实世界中的模拟数据,并将其转换为数字信号用于分析。 数字化仪是指任何用于将模拟信号转换为数字信号的设备。 手机是最常见的一种数字化仪,可将声音(模拟信号)转换为数字信号并将其发送至另一部手机。 但在测试测量应用中,数字化仪通常指示波器或数字万用表(DMM)。 本文主要介绍示波器,但大部分内容也适用于其他数字化仪。

无论哪种类型,数字化仪对于系统精确地重构波形都至关重要。 要确保为应用选择正确的示波器,需考虑示波器带宽、采样率以及分辨率。

2. 带宽
示波器前端包含两个部分:模拟输入路径和模数转换器(ADC)。 模拟输入路径衰减、放大、过滤和/或耦合信号对其进行优化,为ADC数字化做准备。 ADC对调理的信号进行采样,并将模拟输入信号转换为表示模拟输入波形的数字值。 输入路径的频率响应会引起幅值和相位信息的固有损耗。

基于FPGA实现多路模拟信号自适应采集系统

目前,在PCM/FM遥测体系中模拟信号采集普遍采用8位量化,全部模拟信号均归一化到O~5 V范围内,随着需要采集的模拟信号的类型多样化,势必增加信号调理电路的多样性,不利于系统的简化和模块化。在量化位数一定的系统中,被衰减处理的信号中实际量化误差等于N倍(N是信号被衰减的倍数)的最小量化误差,因此合理的信号调理电路和A/D取值是保证量化精度的关键。本文提供的方式有效地解决了这个问题,既简化了前端信号调理电路的复杂度,又充分利用了A/D转换器的输入电压动态范围和量化位数优势,实现了对多路模拟信号的自适应采集,对其他信号采集系统也具有一定的借鉴意义。

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