什么是数字信号

自然界中，诸如温度、压力、速度等信号，它们都有在数值上随时间连续变化的特点，这种连续变化的信号习惯上称之为模拟信号。例如图1所示的正弦波信号，它在某瞬间的值可以是一个数值区间内的任何值。

接收、处理和传递模拟信号的电路便是模拟电路，如交直流放大器、滤波器、信号发生器等。在研究模拟电路时，我们注重电路输入、输出信号间的大小和相位关系。

图1 模拟信号

还有一种信号，它们的数值不随时间连续变化。例如，生产线中的产品，只能在一些离散的瞬间完成，而且产品的个数也只能逐个增减。这种数值不随时间连续变化的信号便是数字信号。接收、处理和传递数字信号的电子电路便是数字电路。由于代表两个数值的二值信息很容易通过电路的两个完全相反的状态来实现，例如前面

图2 矩型波图	图3 实际的矩形波

已经学过的的导通与截止，的饱和与截止等，所以数 字电路所处理的信号一般为承载着二值数字信息的矩形脉冲或(称方波)，如图2所示。实际的矩形脉冲并不像图2所示的那么理想，而是如图3所示。

图中表明的几个参数：

（1）脉冲高度a--脉冲变化的最大值

（2）上升时间tr--从脉冲幅度的10%上升到90%所需的时间

（3）下降时间tf--从脉冲幅度的90%下降到10%所需的时间

（4）脉冲宽度tp--从上升沿的脉冲幅度的50%到下降沿的脉冲幅度的50%所需的时间，这段时间也称脉冲持续时间

（5）脉冲周期t-- 周期性脉冲相邻两个上升沿（或下降沿）的脉冲幅度的10%两点之间的时间间隔

（6）脉冲频率f--单位时间的脉冲数，

图4 使用矩形脉冲来表示数字信号

例如，使用矩形脉冲来表示数字信号11011100如图4所示，可采用不归0型(电位型)和归0型两种脉冲实现。前者以高电平实现1、低电平实现0；后者有脉冲实现1，无脉冲实现0，由于在相邻的1间，信号先回到0再变为1，故称归0型脉冲。

此外，脉冲还有正和负之分。如果脉冲跃变后的值比初始值高，则为正脉冲，如图5（a）所示；反之，则为负脉冲，如图5（b）所示。

图5 正脉冲与负脉冲图

与模拟信号相比，数字信号在抗干扰能力上具有明显的优越性。对于数字电路而言，干扰往往只影响脉冲幅度，在一定范围内不会混淆1和0的数字信息。另外，数字电路设计方便、低功耗、模块化开放性结构、便于维护和更新。数字电路的这些优点使其广泛应用于电子计算机、自动控制、电子测量仪表、电视、雷达、通信、核物理、航空航天等各个领域。