数字信号处理器工作原理
数字信号处理器主要通过使用音频、语音、温度和视频等真实世界的信号来_工作,将它们数字化,然后对其进行数学操作。数字信号处理器非常快速地执行不同的数学函数,例如加法、减法、乘法和除法。数字信号处理器包括程序存储器、数据存储器、计算引|擎和输入/输出等主要组件,其中:程序存储器用于存储程序以处理数据;
数据存储器用于存储要处理的数据;计算引|擎执行数学运算,访问数据存储器中的数
据和程序存储器中的程序;输入/输出提供不同的功能来连接外部组件。
大部分信号的初始形态是事物的运动变化,为了测量它们和处理它们,先要用传感器把它们的特征转换成电信号,等到这些电信号处理完后,再把它们转变为我们能看见、能听见或能利用的形态。
数字信号处理前后需要一些辅助电路,它们和数字信号处理器构成一个系统。图1是典型的数字信号处理系统,它由7个单元组成。
初始信号代表某种事物的运动变换,它经信号转换单元可变为电信号。例如声波,它经过麦克风后就变为电信号。
又如压力,它经压力传感器后变为电信号。电信号可视为许多频率的正弦波的组合。
低通滤波单元滤除信号的部分高频成分,防止模数转换时失去原信号的基本特征。模数转换单元每隔一段时间测量一次模拟信号,并将测量结果用二进制数表示。
数字信号处理单元实际上是一个计算机,它按照指令对二进制的数字信号进行计算。例如,将声波信号与一个高频正弦波信号相乘,可实现幅度调制。实际上,数字信号往往还要变回模拟信号,才能发挥它的作用。例如,无线电是电磁波通过天线向外发射的,这时的电磁波只能是模拟信号。
数模转换单元将处理后的数字信号变为连续时间信号,这种信号的特点是一段一段的直线相连,如图2示,有很多地方的变化不平滑。例如,调制后的数字信号,变成模拟信号后才能送往天线,通过天线就可以向外发射了。低通滤波单元有平均的作用,不平滑的信号经低通滤波后,可以变得比较平滑。
平滑的信号经信号转换单元后,就变成某种物质的运动变化。例如扬声器,它可将电波变为声波。又如天线,它可将电流变为电磁波。电磁波是一种互相变化的电场和磁场,可以在空间中以波的形式快速移动。
若只考虑电信号的处理过程,数字信号处理系统可看作由五个单元组成,如图3示。
如果把低通滤波和模数/数模转换看作一个单元,则数字信号处理也可看作由三个单元组成。