零阶保持

✍ dations ◷ 2025-11-28 02:59:59 #数字信号处理,电机工程,控制理论,信号处理

零阶保持(zero-order hold)简称ZOH,是传统数位模拟转换器(DAC)上信号重建(英语:signal reconstruction)的数学模型。此作法会在各取样区间之间,让信号维持之前的值,以此方式将离散信号转换为连续信号,在电子通讯上有许多的应用。

零阶保持可以从取样数列重建为以下的连续时间信号,假设每一个取样的时间间隔都是:

函数 r e c t ( t T / 2 T ) {\displaystyle \mathrm {rect} \left({\frac {t-T/2}{T}}\right)} s()经过低通滤波器还原为连续信号 ()。

虽然实际的数位类比转换器(DAC)不是以此方式进行,不过其其特性可以建模为将假想脉冲序列s()用LTI滤波后所得的特性,而此滤波器的特性是每一个输入脉冲都可以产生持续到下一个取样点的常数步阶输出。

一开始先从取样讯号,配合delta函数建立连续讯号:

其中的比例是因为将delta函数配合时间调整比例而产生的,其意思是使()的平均值等于在取样的数值,因此低通滤波器的直流增益设定为1即可。有些文献使用这种比例调整方式,不过许多文献不考虑delta函数的系数'TT

零阶保持是假想的滤波器(英语:filter (signal processing))或线性系统,可以将调变后的迪拉克脉冲()转换为片段连续的讯号(如图2)。

其等效的冲激响应(如图4)为:

其等效频率响应为冲激响应的傅里叶变换。

ZOH的传递函数拉普拉斯变换可以用将替代为 2 π 而得

实际的数位类比转换器(DAC)不会输出狄拉克δ函数的序列s()(因此,若是理想的低通滤波,会在取样前得到独特的带宽受限制的讯号),会输出方波的序列ZOH()(阶跃函数),因此ZOH在DAC的频率响应中会有一个本质造成的影响,在频率较高时,会有轻微的信号衰减(英语:roll-off)(在奈奎斯特频率处降低3.9224 dB,对应sinc(1/2) = 2/π)。此衰减是因为传统DAC的“保持”特性,不是因为在传统类比数位转换器前面的sample and hold(英语:sample and hold)电路的影响。

相关

  • 国家象征美国国家象征(英语:National Symbols of the United States)指的是那些常常被使用作为美利坚合众国象征的事物。本文中罗列了多种可用作美利坚合众国象征的事物,部分由《美国法
  • 铜(III)酸盐铜(III)酸盐是一类铜的含氧酸盐。在氧气中加热过氧化钾与氧化铜可制得铜(III)酸钾(KCuO2),这是一种浅蓝色反磁性的物质,高于500℃时分解。氢氧化铜与浓氢氧化钠的混合溶液与次溴
  • 自由价格机制自由价格机制(英语:free price system,非正式称为价格机制)是一种经济机制,在这种机制下价格是单纯由贸易的供给和需求所决定、而非由政府所指定的,这使得价格能够成为市场上的,协
  • 2007年世界房车锦标赛荷兰站2007年世界房车锦标赛荷兰站是2007年度世界房车锦标赛的第二站赛事,正式比赛在2007年5月6日于巴西赞佛公园赛道上举行。第一回合由雪佛兰车队的文尼胜出,第二回合由西亚车队的
  • 乔恩·凯尔乔恩·卢埃林·凯尔(Jon Llewellyn Kyl,1942年4月25日-)是共和党籍政治人物,曾两度担任亚利桑那州参议员。凯尔生于内布拉斯加州的奥克兰市(Oakland),父亲是曾经担任爱荷华州众议员
  • 施米特·帕尔施米特·帕尔(匈牙利语:Schmitt Pál,1942年5月13日-),匈牙利政治家,曾任总统、国会主席,前击剑运动员。生于匈牙利布达佩斯。曾于1968年墨西哥城奥运会和1972年慕尼黑奥运会两度代
  • 天山舰上攻击机天山舰上攻击机为日本海军为了取代九七式舰上攻击机下令中岛飞机公司开发的舰载鱼雷轰炸机,为第二次世界大战中期后日军主力舰载攻击机。主开发者为松村健一,于1943年(昭和18
  • 斯洛伐克克朗斯洛伐克克朗(斯洛伐克语:slovenská koruna)是斯洛伐克自1993年2月8日至2008年12月31日的法定货币。货币编号SKK。辅币单位哈莱士,1克朗=100哈莱士。2009年1月1日起,斯洛伐克正
  • 阿纳顿·欧阿纳顿·奥古斯特·腓德烈·欧(挪威语:Anathon August Fredrik Aall,1867年8月15日-1943年1月9日)是一位挪威哲学家、心理学家,也是挪威科学与文学院院士。阿纳顿·欧曾是宗教学者
  • 李筱瑜李筱瑜(1977年8月12日-)是台南新营人,台湾铁人三项选手,也是台湾首位职业铁人三项女性选手,以及首位拿下国际赛事冠军的台湾选手。被称作“台湾铁人一姐”。2018年,在参加完澎湖铁