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如何了解信号的抽樣過程

作者:萬物皆有源

沖擊函數是信号處理理論的一個最基本的函數。考慮如下函數:

如何了解信号的抽樣過程

這是一個矩形函數,其特點是該矩形的面積始終保持為1,不管這個矩形的長寬如何變化。當這個矩形的寬變得無限小的時候,那麼其長度就是無窮大,即這個函數在寬度等于0的時候,其強度等于無窮大,這時候就被稱為沖擊函數。

如何了解信号的抽樣過程

沖擊函數定義如下:

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第一個積分等式表示這個矩形信号如何變化,其面積始終為1(積分就是求面積),當寬度趨近于0時,高度就趨近于無窮大。第二個等式更簡單,表示理想沖擊函數的寬度(即時間t)等于0,是以這個函數隻在t=0的時刻有一個值,其他時候都為0。那麼為什麼要定義這樣一個函數呢?它能有什麼作用?我們看下面等式:

如何了解信号的抽樣過程

這個等式顯然成立,因為隻有當t=0時

如何了解信号的抽樣過程

才非0,是以原積分變為

如何了解信号的抽樣過程

再看下面等式

如何了解信号的抽樣過程

這個等式表示随着時間的變化,沖擊函數能取出不同時間的的函數f(t)的值,這就是沖擊函數最重要的用途:數字抽樣。證明可以仿照上圖,将t趨近于0改成趨近于t0就行。可以用一個簡單電路來表示這種作用:

如何了解信号的抽樣過程

上圖的采樣過程就相當于開關S不停地閉合和斷開,閉合一次就得到輸入電壓Ui的一個數值。這個開關就相當于沖擊函數,用信号的形式表達就是:

如何了解信号的抽樣過程

顯然,抽樣脈沖寬度越小越好,越小抽樣出來的資料越精确,理想的抽樣結果如圖:

如何了解信号的抽樣過程

這個過程就是我們常說的模拟信号轉變為數字信号的過程,即A/D轉換。為了把這個A/D器件做得盡可能精确,現在世界上很多大公司都在做這方面的器件,比如ADI、TI、BB、PHILIP、MOTOROLA等。