作为一个案例研究,我们来考虑数字领域里最通常的功能:滤波。简单地说,滤波就是对信号进行处理,以改善其特性。例如,滤波可以从信号里清除噪声或静电干扰,从而改善其信噪比。为什么要用微处理器,而不是模拟器件来对信号做滤波呢?我们来看看其优越性:
- 模拟滤波器(或者更一般地说,模拟电路)的性能要取决于温度等环境因素。而数字滤波器则基本上不受环境的影响。
- 数字滤波易于在非常小的宽容度内进行复制,因为其性能并不取决于性能已偏离正常值的器件的组合。
- 一个模拟滤波器一旦制造出来,其特性(例如通带频率范围)是不容易改变的。使用微处理器来实现数字滤波器,就可以通过对其重新编程来改变滤波的特性。
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信号处理方式的比较 | ||
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比较因素 |
模拟方式 |
数字方式 |
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修改设计的灵活性 |
修改硬件设计,或调整硬件参数 |
改变软件设置 |
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精度 |
元器件精度 |
A/D的位数和计算机字长,算法 |
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可靠性和可重复性 |
受环境温度、湿度、噪声、电磁场等的干扰和影响大 |
不受这些因素的影响 |
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大规模集成 |
尽管已有一些模拟集成电路,但品种较少、集成度不高、价格较高 |
DSP器件体积小、功能强、功耗小、一致性好、使用方便、性能/价格比高 |
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实时性 |
除开电路引入的延时外,处理是实时的 |
由计算机的处理速度决定 |
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高频信号的处理 |
可以处理包括微波毫米波乃至光波信号 |
按照奈准则的要求,受S/H、A/D和处理速度的限制 |