信号与信息（6个小题，6分）
1. 信号与信息的定义及区别（1分）
2. 信号的分类及判别（1分）
3 模拟信号描述、处理及变换（2分）
4. 数字信号的处理(2分）
信号与信息
信号及信号的分类
信息
模拟信号的描述及增强
模拟信号滤波
模拟信号变换
数字信号的逻辑编码与逻辑演算
数字信号的数值编码与数值运算
信号的采样及采样定理
信号及信号的分类
信号
信号的分类
信号的描述
1．信号
信号代表着消息，消息中又含有信息，信号可
以看作是信息的载体。信号是信息的表现形式。
信号的分类
1．确定性信号和不确定性信号（随机信号）
2．模拟信号和数字限信号
模拟信号：由非电信号转换而来的电信号。
模拟信号实际上是指连续时间信号
数字信号：以二进制数字符号“0”和“1”为
代
码对信息进行编码的信号
3．连续时间信号和离散时间信号
按信号是否是时间的连续函数划分，将信号分
为连续时间信号和离散时间信号。
4．周期信号和非周期信号
按信号是否具有重复性，可以将信号划分为周
期信号和非周期信号。
5.采样信号与采样保持信号
采样信号是一种离散信号，采样保持信号兼有
离散和连续双重性质。
1．确定性信号和不确定性信号（随机信号）
图1-1所示的各个信号中（a）、（b）和
（c）为确定性信号，可以写出确定的函数表
达式，而（d）和（e）为随机信号，无法写出
确定的函数表达式。
（a） （b） （c）
（d）
（e）
图1-1 几种常见信号
2．连续时间信号和离散时间信号
图1-2 模拟信号
时间和数值都连续的信号称为连续时间信号（模拟信号）
图1-3 数值不连续的离散信号
时间离散或数值离散或时间、数值都离散的信号称为离散信号
3．周期信号和非周期信号
图1-4 连续周期信号
图1-5 离散周期信号
本部分小结
（1）信号是信息的载体，是信息的表现形式，是通
信传输的客观对象，一般表现为随时间变化的某种物
理量。
（2）信号具有时间特性和频率特性
（3）信号的分类包括：确定性信号和随机信号；模
拟信号和数字信号；连续时间信号和离散时间信号；
周期信号和非周期信号；采样信号和采样保持信号。
模拟信号(连续时间信号)
数字信号(代码信号:0,1)
信息
1.信息
信息是事物状态和特征的反映和描述形式.
2.模拟信号与信息
在时间域中，模拟信号是信息的表现形式；
在频率域中，信息被装载与模拟信号的频谱结构中。
3.数字信号与信息
（1）数字信号可以用来对“数”进行编码，实现数值信息
的表示、运算、传送和处理；
（2）数字信号可以用来对文字和其它符号进行编码，实现
符号信息的表达、传送和处理；
（3）数字信号可以用来表示逻辑关系，实现逻辑演算、逻
辑控制等。
模拟信号的描述及增强
模拟信号的时间域描述模拟信号的时间域描述
如如::交流电流或电压信号交流电流或电压信号
（周期信号）（周期信号）
Im
2
T
i
O
模拟信号是连续的时间信号,可分为周期信号和非周期信号.
非周期信号也可通过数学变换变成周期性信号.总之,模拟信号既是
时间信号又是频率信号。模拟信号是由一系列谐波信号叠加而成，
周期信号的频谱是离散的，非周期信号的频谱是连续的。
阶跃信号（非周期信号）
模拟信号的频率域描述模拟信号的频率域描述
（模拟信号是频率的函数）
模拟信号增强：将微弱的信号放大到足以被识别和利用。
模拟信号滤波
滤波：从模拟信号中滤去部分谐波信号。滤波：从模拟信号中滤去部分谐波信号。
滤波器能选出有用的信号，而抑制无用的信号，滤波器能选出有用的信号，而抑制无用的信号，
使一定频率范围内的信号能顺利通过，衰减很小，使一定频率范围内的信号能顺利通过，衰减很小，
而在此频率范围以外的信号不易通过，衰减很大。而在此频率范围以外的信号不易通过，衰减很大。
按频率范围的不同，滤波器可分为低通、高通、按频率范围的不同，滤波器可分为低通、高通、
带通三种类型。带通三种类型。
当 >0时，| T(j)| 衰减很快
显然，电路能使低于0的
信号顺利通过，衰减很小，
而使高于0的信号不易通过，
衰减很大，称为低通滤波器。
幅频特性
0
| Auf0 |
| T(j) |
O
1.低通滤波
高通滤波器电路能使频率大于0 的信号通过 ，而小
于0 的信号被阻止，称为高通滤波器。
2. 高通滤波
幅频特性
0
| Auf0 |
| T(j) |
O3. 带通滤波
从模拟信号中滤除一定频率区间内的谐波信号，称为带通滤波。
模拟信号变换及识别
1. 模拟信号变换为模拟信号
(1)强电:如变压器的电压变换及电流变换
(2)弱电:模拟电子技术中的放大（电压放
大、功率放大）及集成运算放大器（比例、加
法、减法、积分、微分等）的信号运算
2.模拟信号变换为数字信号
采用AD转换器(单片集成块)实现即输入模
拟信号就可以直接得到数字信号的输出.
3. 模拟信号识别（主要利用滤波器滤除夹杂信号）
从夹杂着许多其他信号的信号中把所需要的信号提出来。
数字信号的逻辑编码与逻辑演算
逻辑编码采用逻辑编码采用”0””0”和和”1””1”。。分别称为逻辑分别称为逻辑““0”0”和逻和逻
辑辑““1”1”。。这里这里““0”0”和和““1”1”并不表示数量的大小，并不表示数量的大小，
而是表示两种相互对立的逻辑状态。而是表示两种相互对立的逻辑状态。
逻辑编码所表示的是逻辑编码所表示的是逻辑关系逻辑关系，而不是数量关而不是数量关
系。系。
1. 1. 常量与变量的关系常量与变量的关系
00律律
11律律
同一律同一律
反律反律((还原律还原律))
互补律互补律
逻辑演算法则逻辑演算法则
2. 2. 逻辑代数的基本运算法则逻辑代数的基本运算法则
普通代数普通代数
不适用！不适用！
结合律结合律
分配律分配律
交换率
吸收律吸收律
(1) A+AB = A
(2) A(A+B) = A
（3）
（4）
反演律反演律
例1： 化简
3. 3. 应用逻辑代数运算法则化简应用逻辑代数运算法则化简
（（11）并项法）并项法
例2： 化简
（（22）加项法）加项法
十六进制
数
二进制数
十进
制数Q3 Q2 Q1 Q0
0H
1H
2H
3H
4H
5H
6H
7H
8H
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
1 0 0 0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
十六进制
数
二进制数 十进
制数Q3 Q2 Q1 Q0
9H
AH
BH
CH
DH
EH
FH
1 0 0 1
1 0 1 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 0 1
1 1 1 0
1 1 1 1
9
10
11
12
13
14
15
16 0 0 0 0 0
数字信号的数值编码与数值运算
1. 数字信号的数值编码(8421码):
2.二进制与十进制(BCD码),二进制与十六进
制之间的转换
n位二进制数能表达的最
大十进制数:
十进制转换为二进制:采用除以2余数法
二进制转换为十进制（BCD)，二进制的权
3. 数字信号的数值运算
(1).二进制数的数值运算法则:
(2)二进制加法:
(3)二进制减法:可将减法运算转化为被减数代码和减数补码
之间的加法运算。
在二进制数运算中采用补码的形式表示负数，
一个二进制数的补码等于这个数的反码加1。
反码：它是一个二进制数按位取逻辑“反”后所组成的代码。
如数1010的反码是0101
为了区分正数和负数，把二进制的最高位即MSB位作为符号位，
并以MSB=0表示正数，以MSB=1表示负数。一组4bit代码所能表
示的正数（原码）和负数（补码）见表中P116
gf
e
d
c
b
a
4. 用数码管显示数码管显示 由七段发光二极管构成
例：共阴极接法
a b c d e f g
0 0 1 0 0 1 0
1 1 0 1 1 0 1
低
电
平
时
发
光
高
电
平
时
发
光
共阳极接法
a b c gd e f
++
d
gf
e c
b
a
gf
e
d
c
b
a
共阴极接法
a b c d e f g
S
uC
+
–
ui
+
–
uo
+
–
+
+
–
模拟开关
模拟输入信号
. 信号的采样及采样定理
1. 采样保持电路：
采样存储
电容
采样脉冲
电压跟随器
2. 2. 工作原理工作原理
.采样保持电路：
采样阶段采样阶段：： uG为高电平，S 闭合(场效应管导通)，
ui对存储电容C充电， uo= uC = ui 。
保持阶段保持阶段：： uG为 0， S 断开(场效应管截止)，输出
保持该阶段开始瞬间的值不变。
采样脉冲采样脉冲
ui
t
o
uG
t
o
采样定理：只要采样频率保持在被采样信号带宽的2倍以上，
就可以保证采样处理不会丢失原来的信息。
S
uC
+
–
ui
+
–
uo
+
–
+
+
–
