作为读者日常工作中使用的数字测量仪器，有数字示波器，数字记录器，FFT分析仪等。我们将在本专栏和下一篇专栏文章中解释作为输入部分基本功能的A/D转换和作为性能之一的动态范围。
模拟/数字转换
伴随着声音、电气、电波等物理现象的信号本来就是连续量，所以数字计测器等电子电路无法直接处理。因此，可以定期离散化水平轴的时间，进一步离散化一定级别的垂直轴的强度，并用点云表示波形。此操作称为A/D转换。数字计测器不断接收来自连接传感器的信号，计测器主体按照用户指定的周期进行测量，作为二维坐标点数据进行处理。过去，如果只是监测观测波形，只能使用直接连续显示波形的测量仪 (模拟示波器等)，而现在，由于需要将测量结果以数值记录下来，数字测量仪已成为主流，在数据处理中必须进行A/D转换。
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图1 A/D转换的图像
时间离散化=采样
接下来，我们将讨论使用数字测量仪器进行A/D转换所需的要素。要表示输入到测量仪器的二维信号，请将横轴视为时间，将纵轴视为振幅。采样是模拟信号以固定的时间间隔离散的过程。此时一定的时间间隔称为采样周期，其倒数称为采样频率。对于声音和电力等测量，采样周期通常远短于1秒，并且由于符号的可读性，使用倒数采样频率。
例如，如果采样频率为1 kHz (1000 Hz)，则意味着连续值每0.001 s被离散值 (非连续值) 替换。顺便说一句，与模拟记录不同，我认为读者都知道音乐CD是数字采样媒体。由于该采样频率是44.1 kHz (44,100 Hz)，这意味着它每2.27e-05 s (22.7μs) 进行采样 (采样) 并记录一次，取其倒数。此外，由于被认为具有更高音质的数字高分辨率声源是96 kHz (96,000 Hz) 采样，因此意味着每1.04e-05 s (10.4μs) 采样 (采样) 一次。如果像这样将采样频率设定得较高，虽然能够更加追踪原模拟信号的细微变动，但由于每小时的数据点数增加 (频率为2倍，数据点数也变为2倍)，因此在实际的测量中，通过选择符合目的的采样频率，增加无用的数据容量。
一定会消失的。
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图2采样图像 (采样)
振幅离散化=量化
在上一节中，我解释了采样频率是A/D转换模拟信号时横轴的刻度量 (时间间隔)
，但是以恒定幅度增量离散化纵轴称为量化。
此外，
值表示使用此时的刻度量以几个阶段的数值表示原始模拟信号的振幅，称为A/D分辨率 (量化比特数) 。
电子电路用“0”和“1”表示OFF和ON的二进制表示法。这意味着，如果一个位，振幅强度表示两个阶段0或1。如果是2位，则为22=4,因此将垂直轴应用于4个刻度并绘制波形。16位是当今数字测量仪器的主流，但16位=2 16 =65,536这意味着原始模拟信号通过将纵轴标度划分为65,536个刻度来应用。
在±1 V范围的情况下，由于从+1 V到-1 V的2 V跨度被分成65,536个刻度
并且应用，因此其分辨率约为3e-05 V=约30μV。
上述音乐CD的量化位数为16位，数字高分辨率声源更精细，为24位。以上述±1 V范围为例，数字高分辨率声源的量化比特数是24位=224=16,777,216的刻度，并且2 V跨度除以该数字，约1.2e-07 V=约120n V这意味着它通过将其应用于垂直轴比例刻度来量化。
与采样频率一样，如果量化比特的数量是大的值，则可以更忠实地将数字转换 (量化) 到原始模拟信号，但是通常高比特的A/D转换器的处理变得复杂并且昂贵。
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图3量化图像
关于A/D分辨率的讨论就到这里。下次我将解释数字测量仪器的另一个基本性能指标动态范围。
(摘自2022年9月21日发行的电子邮件杂志)
