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一. 什么是数字信号处理(DSP)?
1. What?
(1). 《数字信号处理》这门课程里面的理论、方法以及算法
(2). 数字信号处理器,用来专门实现数字信号处理的微处理器
2. How?
数字信号处理,即以数字的方式(硬件集成电路、计算机软件...)来处理信号
数字信号处理方式一般是用来处理模拟信号的,因为人能感知的大多是以模拟信号展现的
数字处理过程一般如上:一般模拟信号 --> 采样保持电路(A/D) --> 得到数字信号 --> 经过数字信号处理 --> 得到新的数字信号输出 --> 经过数模(D/A)转换 --> 输出新的处理过后的模拟信号
x[n] 代表的是一个序列函数,其中 n 为整数,而函数值一般使用二进制来表示;由于数字信号处理是对模拟信号进行处理再输出模拟信号,所以数字信号处理的过程也可以看做是模拟信号处理系统。
二. 为什么使用数字信号处理(Why)?
1. 低灵敏度
数字信号相较于模拟信号,对于温度、噪声等这些不利于信号传输的因素有较低的灵敏性(对一般影响敏感度较低)
图1 数字信号和模拟信号在噪声的影响下
如上图1 所示,只要噪声不大于数字信号跳变的幅度,那么容易判断出数字信号的高低电平,相反,模拟信号很容易被噪声影响
2. 高精度
数字信号处理系数使用的是二进制,因此任何精度都可以在成本范围内通过增加字长来实现
3. 可编程性
数字处理技术容易集成,使用芯片集成以及编程就可以完成一个大的功能,但模拟电路通常是一种电路完成一种特定的功能(如放大电路,一个电路只能完成特定的放大倍数)
三. 数字信号处理的缺点
1. 复杂
由于需要一些附加的预处理和后处理设备,对模拟信号进行数字处理将会增加系统的复杂性,如模数转换和数模转换以及一些相关的滤波器等
2. 处理的信号频率范围有限
一般对于模拟信号的采样频率大于自身频率的二倍,但数字信号的频率受到硬件的限制
3. 数字系统的构成缺陷
一般数字系统是由有源设备组成的,而且有源设备没有无源设备可靠
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