數(shù)字電路與模擬電路的本質(zhì)區(qū)別，兩者有什么相同地方，有什么不同地方？
模擬電路與數(shù)字電路區(qū)別
數(shù)字電路與模擬電路的本質(zhì)區(qū)別，兩者有什么相同地方，有什么不同地方，可以用通俗易懂的話概括，兩者相互依存的關(guān)系是怎樣的？從哪些結(jié)構(gòu)或者細(xì)節(jié)上可以判斷它是數(shù)電還是模電？各種不同電路完成不同功能，只用單獨(dú)的模擬或數(shù)字電路能做的事情就單獨(dú)用，不行就混連。一塊芯片里也可能同時(shí)存在數(shù)字和模擬兩部分電路。有時(shí)為避免互相干擾還需加屏蔽措施。
模擬/數(shù)字電路概述
模擬電路是指用來對(duì)模擬信號(hào)(指連續(xù)變化的電信號(hào))進(jìn)行傳輸、變換、處理、放大、測(cè)量和顯示等工作的電路。它是電子電路的基礎(chǔ)，主要包括放大電路、信號(hào)運(yùn)算和處理電路、振蕩電路、調(diào)制和解調(diào)電路及電源等。無論是學(xué)習(xí)硬件設(shè)計(jì)，還是其中的高速PCB設(shè)計(jì)，模擬電路都是大家需要掌握的必備知識(shí)。
模電本身是一個(gè)非常復(fù)雜的學(xué)科，而模電課程只是其中最基礎(chǔ)的東西。模擬電路(Analog Circuit)的含義是處理模擬信號(hào)的電子電路。自然界中絕大多數(shù)信號(hào)都是模擬信號(hào)，它們有連續(xù)的幅度值，比如說話時(shí)的聲音信號(hào)。
模擬電路可以對(duì)這樣的信號(hào)直接處理(當(dāng)然需要先轉(zhuǎn)換成電信號(hào))，比如功放能放大聲音信號(hào)，廣播電臺(tái)能將模擬的聲音信號(hào)、圖像信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。甚至可以認(rèn)為，所有電路的基礎(chǔ)都是模擬電路(即使是數(shù)字電路，其底層原理也是基于模擬電路的)。其重要性不言而喻。由于數(shù)字電路、可編程器件的迅速發(fā)展，體現(xiàn)了很多優(yōu)越特性。很多電子設(shè)備都慢慢數(shù)字化，但始終還是離不開模擬電路。
目前模擬電路中最重要的器件，則非半導(dǎo)體器件莫屬。最基本和常用的半導(dǎo)體器件有二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管和運(yùn)算放大器。二極管的作用很多，如普通二極管可用于整流，發(fā)光二極管可用于指示燈和照明，穩(wěn)壓管可進(jìn)行穩(wěn)壓，變?nèi)荻O管可用來進(jìn)行信號(hào)調(diào)制等。模電課程中，涉及到二極管的部分相對(duì)比較簡(jiǎn)單，而場(chǎng)效應(yīng)管的很多特性類似三極管，所以常以三極管或運(yùn)放為主體進(jìn)行講解。
模擬電路與數(shù)字電路的區(qū)別
電路本身沒有數(shù)字和模擬之分，區(qū)別在于處理的信號(hào)不同。模擬電路是處理模擬信號(hào)的電路;數(shù)字電路是處理數(shù)字信號(hào)的電路。數(shù)字電路處理的信號(hào)可寫成離散信號(hào)或者數(shù)字信號(hào)形式（只是可以寫成這種形式，實(shí)際的信號(hào)還是連續(xù)時(shí)間信號(hào)，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中時(shí)間都是連續(xù)的），模擬電路處理的信號(hào)是連續(xù)時(shí)間信號(hào)。
電路處于正常狀態(tài)，數(shù)字電路中三極管或者場(chǎng)管都是工作在飽和或截止?fàn)顟B(tài)。電路中的信號(hào)只關(guān)心高低電平，不關(guān)心高低電平間的中間狀態(tài)。而且盡量避免或減小高低電平轉(zhuǎn)換過程造成的影響。
模擬剛好反過來，三極管或者場(chǎng)管都工作在放大狀態(tài)。電路中的信號(hào)只關(guān)心中間狀態(tài)的數(shù)值，竭力避免出現(xiàn)截止或飽和對(duì)應(yīng)的高低電平而出現(xiàn)失真。
模擬信號(hào)是關(guān)于時(shí)間的函數(shù)，是一個(gè)連續(xù)變化的量，數(shù)字信號(hào)則是離散的量。因?yàn)樗械碾娮酉到y(tǒng)都是要以具體的電子器件，電子線路為載體的，在一個(gè)信號(hào)處理中，信號(hào)的采集，信號(hào)的恢復(fù)都是模擬信號(hào)，只有中間部分信號(hào)的處理是數(shù)字處理。具體的說模擬電路主要處理模擬信號(hào)，不隨時(shí)間變化，時(shí)間域和值域上均連續(xù)的信號(hào)，如語音信號(hào)。而數(shù)字信號(hào)則相反，是變化的，數(shù)字信號(hào)的處理包括信號(hào)的采樣，信號(hào)的量化，信號(hào)的編碼。
?舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：
要想從遠(yuǎn)方傳過來一段由小變大的聲音，用調(diào)幅、模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸(相應(yīng)的應(yīng)采用模擬電路)，那么在傳輸過程中的信號(hào)的幅度就會(huì)越來越大，因?yàn)樗窃谟秒娦盘?hào)的幅度特性來模擬聲音的強(qiáng)弱特性。
但是如果采用數(shù)字信號(hào)傳輸，就要采用一種編碼，每一級(jí)聲音大小對(duì)應(yīng)一種編碼，在聲音輸入端，每采一次樣，就將對(duì)應(yīng)的編碼傳輸出去。可見無論把聲音分多少級(jí)，無論采樣頻率有多高，對(duì)于原始的聲音來說，這種方式還是存在損失。不過，這種損失可以通過加高采樣頻率來彌補(bǔ)，理論上采樣頻率大于原始信號(hào)的頻率的兩倍就可以完全還原了。
數(shù)字電路的電平都是符合標(biāo)準(zhǔn)的，模擬電路就沒有這樣的要求。
模擬數(shù)據(jù)是由傳感器采集得到的連續(xù)變化的值，例如溫度、壓力，以及目前在電話、無線電和電視廣播中的聲音和圖像。
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)則是模擬數(shù)據(jù)經(jīng)量化后得到的離散的值，例如在計(jì)算機(jī)中用二進(jìn)制代碼表示的字符、圖形、音頻與視頻數(shù)據(jù)。
目前，ASCII美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼已為ISO國際標(biāo)準(zhǔn)化組織和CCITT國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)所采納，成為國際通用的信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼，使用7位二進(jìn)制數(shù)來表示一個(gè)英文字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)或控制符號(hào);
圖形、音頻與視頻數(shù)據(jù)則可分別采用多種編碼格式。
模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)
1：模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)
不同的數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的信號(hào)才能進(jìn)行傳輸：模擬數(shù)據(jù)一般采用模擬信號(hào)，例如用一系列連續(xù)變化的電磁波(如無線電與電視廣播中的電磁波)，或電壓信號(hào)(如電話傳輸中的音頻電壓信號(hào))來表示;
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)則采用數(shù)字信號(hào)，例如用一系列斷續(xù)變化的電壓脈沖(如我們可用恒定的正電壓表示二進(jìn)制數(shù)1，用恒定的負(fù)電壓表示二進(jìn)制數(shù)0)，或光脈沖來表示。
當(dāng)模擬信號(hào)采用連續(xù)變化的電磁波來表示時(shí)，電磁波本身既是信號(hào)載體，同時(shí)作為傳輸介質(zhì);
而當(dāng)模擬信號(hào)采用連續(xù)變化的信號(hào)電壓來表示時(shí)，它一般通過傳統(tǒng)的模擬信號(hào)傳輸線路(例如電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng))來傳輸。
當(dāng)數(shù)字信號(hào)采用斷續(xù)變化的電壓或光脈沖來表示時(shí)，一般則需要用雙絞線、電纜或光纖介質(zhì)將通信雙方連接起來，才能將信號(hào)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
2：模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換
模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)之間可以相互轉(zhuǎn)換：模擬信號(hào)一般通過PCM脈碼調(diào)制(Pulse Code Modulation)方法量化為數(shù)字信號(hào)。
即讓模擬信號(hào)的不同幅度分別對(duì)應(yīng)不同的二進(jìn)制值，例如采用8位編碼可將模擬信號(hào)量化為2^8=256個(gè)量級(jí)，實(shí)用中常采取24位或30位編碼;
數(shù)字信號(hào)一般通過對(duì)載波進(jìn)行移相(Phase Shift)的方法轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。
計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)與城域網(wǎng)中均使用二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，目前在計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)中實(shí)際傳送的則既有二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，也有由數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換而得的模擬信號(hào)。
但是更具應(yīng)用發(fā)展前景的是數(shù)字信號(hào)。
信號(hào)家族兩兄弟
信號(hào)是運(yùn)載消息的工具，是消息的載體。
從廣義上講，它包含光信號(hào)、聲信號(hào)和電信號(hào)等。
例如，古代人利用點(diǎn)燃烽火臺(tái)而產(chǎn)生的滾滾狼煙，向遠(yuǎn)方軍隊(duì)傳遞敵人入侵的消息，這屬于光信號(hào);
當(dāng)我們說話時(shí)，聲波傳遞到他人的耳朵，使他人了解我們的意圖，這屬于聲信號(hào);
遨游太空的各種無線電波、四通八達(dá)的電話網(wǎng)中的電流等，都可以用來向遠(yuǎn)方表達(dá)各種消息，這屬電信號(hào)。
人們通過對(duì)光、聲、電信號(hào)進(jìn)行接收，才知道對(duì)方要表達(dá)的消息。
在信號(hào)這個(gè)大家族中，有兩兄弟特別引人注目，就是“模擬”和“數(shù)字”。
什么是“模擬”？
“模擬”是“數(shù)字”的兄長(zhǎng)。
“模擬”是對(duì)我們生活的實(shí)體的一種表達(dá)方式。
比如說你在看一本書，白紙黑字映入你的眼簾，在你的大腦中就會(huì)有反應(yīng)，你從書中知道了一些東西，我們說印在紙上的字是一種“模擬”。
與此相類似，你用筆在紙上記下的一個(gè)電話號(hào)碼或是寫下的一首詩歌，還有刻在石頭上的古代碑文，這些都是“模擬”。
除了文字以外，我們?cè)谏钪羞€能見到許多“模擬”的東西，比如說一幅風(fēng)景畫，又比如說你在電視上或是電影院的屏幕上看到聽到了孩子們的歡歌笑語，你在電話里聽到了朋友的聲音。
“模擬”需要載體或是信息的存儲(chǔ)媒體，比如說一張白紙，又比如說是一盒膠卷。
“模擬”需要工具，比如說你有一臺(tái)電視機(jī)，那么電視機(jī)的熒光屏和喇叭都屬于模擬設(shè)備。
“模擬”需要傳播方式，比如說你可以和一個(gè)十幾米外的朋友說話，但是如果你的朋友在幾百公里以外，你就不得不需要電話，電話網(wǎng)通過“模擬信號(hào)”將你的聲音傳到了幾百公里甚至幾千公里以外。
什么是“數(shù)字”？
類似于“模擬”，數(shù)字也是我們生活中的實(shí)體的一種表達(dá)方式。
你可以用筆在紙上記下一個(gè)電話號(hào)碼，也可以把這個(gè)電話號(hào)碼輸入你的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器;
你可以看一本印刷成冊(cè)的書，也可以看存儲(chǔ)在CD-ROM中的電子出版物;
你可以聽收音機(jī)播放的音樂，也可以聽一盤音樂光盤(CD)。
數(shù)字信息的最小度量單位叫做“比特”，有時(shí)也叫“位”，意即二進(jìn)制的一位。在媒體中傳輸?shù)挠嵦?hào)是以比特的電子形式組成你的數(shù)據(jù)。
比特的定義是：比特是一種存在的狀態(tài)：開或關(guān)，真或偽，上或下，入或出，黑或白。出于實(shí)用的目的，我們把比特想成1或0。
應(yīng)該說這個(gè)定義相當(dāng)準(zhǔn)確，但一個(gè)在電腦和英語方面知識(shí)程度不高的人仍然沒有弄懂“比特”究竟是什么。
“比特”是英語bit一詞的音譯。
bit一詞是由binary(二進(jìn)制的)和digit(數(shù)字)兩個(gè)詞壓縮而成的，所以bit即“二進(jìn)制數(shù)字”，亦即0和1。
“數(shù)字時(shí)代”準(zhǔn)確的意思是“二進(jìn)制數(shù)字時(shí)代”或“比特時(shí)代”那么這0和1到底是什么意思呢?我們從一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說起。
在使用電腦的時(shí)候，我們可以根據(jù)我們的需要和喜好，通過一些位于顯示器底部的旋鈕來調(diào)節(jié)顯示圖形，在這些旋鈕下面，分別寫著center(居中度)、size(大小)、brightness(亮度)、contrast(對(duì)比度)。
這些調(diào)節(jié)都有一定的可調(diào)幅度，我們可能在這個(gè)幅度內(nèi)任意選擇哪一種居中度、大小等。
除這些旋鈕外，還有一個(gè)“機(jī)關(guān)”卻不是這樣，這個(gè)機(jī)關(guān)的兩邊分別寫著0和1。
這就是顯示屏的開關(guān)。它沒有調(diào)節(jié)幅度，通過它我們只能選擇非此即彼的兩種狀態(tài)：開(on)和關(guān)(off)。
顯示屏的亮度、對(duì)比度等都有兩個(gè)極點(diǎn)，在這兩個(gè)極點(diǎn)之間的“值”是多值性的。而開關(guān)的周期只有兩個(gè)值，即它的兩個(gè)極點(diǎn)。
“進(jìn)制”的“進(jìn)”，就是周期所包含的“值”。
比如“十進(jìn)制”數(shù)字，就是一個(gè)變化周期里包含十個(gè)“值”數(shù)字。
同樣道理，二進(jìn)制數(shù)字就是變化周期里包含二個(gè)值的數(shù)字。
我們采用何種“進(jìn)制”對(duì)一種事物的存在狀態(tài)計(jì)數(shù)，表面上，要看衡量事物狀態(tài)的“值”的多少，其實(shí)“進(jìn)制”與事物的狀態(tài)值并無必然的、唯一的關(guān)聯(lián)。
事實(shí)上，電腦完全可以用0和1這兩個(gè)數(shù)字將多進(jìn)制狀態(tài)的“值”表示或“翻譯”出來。
數(shù)是抽象的，但數(shù)的觀念卻源于人的具體的感覺經(jīng)驗(yàn)。
我們對(duì)于十進(jìn)制計(jì)數(shù)方法習(xí)以為常。
當(dāng)一個(gè)人說“一年有12個(gè)月”這句話時(shí)，他可能覺得“12”這個(gè)數(shù)字唯一正確地表示了一年的月份數(shù)。
進(jìn)而他可能會(huì)認(rèn)為，數(shù)字與事物的數(shù)量同樣都是客觀的--除了說一年有12個(gè)月，你還能說一年有多少個(gè)月?
這是對(duì)于數(shù)字本質(zhì)的一種似是而非的看法。
極端地說，對(duì)于“一年有多少個(gè)月”這個(gè)問題，可以有很多不同的“答案”。
這樣說聽起來簡(jiǎn)直荒唐透頂，細(xì)究起來卻并不然。
當(dāng)我們采用不同進(jìn)制來表示事物的數(shù)量時(shí)，我們對(duì)事物的數(shù)量就可以說出不同的“答案”，而且這些“答案”都是對(duì)的。
比如可以說一人有65歲，也可說他有01000001歲。
只是后一種說法我們聽起來相當(dāng)別扭，因?yàn)槲覀冊(cè)缫蚜?xí)慣了用十進(jìn)制數(shù)字來表達(dá)數(shù)量。
如果采用“六進(jìn)制”數(shù)字(世界上似乎還沒有哪個(gè)民族采用過這種進(jìn)制的數(shù)字)，那么就可以說一年有二“六”個(gè)月。
如果螃蟹有朝一日進(jìn)化到與人接近的水平，它們很可能采用“八進(jìn)制數(shù)字”來計(jì)數(shù)，那么在它們看來，一年就有一“八”又四個(gè)月。
這樣說并非完全是開玩笑。我只是想說明，“數(shù)字”其實(shí)并非我們通常所認(rèn)為的那樣“客觀”。
說到底，它是人對(duì)于客觀事物的數(shù)量的主觀映象。
除了“比特”(bit)，我們還經(jīng)常會(huì)遇到幾個(gè)數(shù)字信息度量單位。
字節(jié)(byte)是一種比“比特”更抽象或是高級(jí)的度量單位，一般來說，一個(gè)字節(jié)有8位，即8個(gè)比特。
還有三個(gè)縮寫，“K”、“M”和“G”。
1K=1024，在中文里我們通常叫它“千”;
1M=1024×1K，在中文里我們通常叫它“兆”;
1G=1024×1M，在中文里我們通常叫它“千兆”或者“吉”。
比特(位)通常用于數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)那闆r下，比如我們一般都說這條電話線一秒鐘可以傳送9600比特的二進(jìn)制流，而不是說1200字節(jié)。
字節(jié)通常用在數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)系統(tǒng)中，比如說這個(gè)文件的大小是2M，這里指的是字節(jié)而不是比特，又比如是1.44M軟盤、20G硬盤，指的也是字節(jié)。
模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)有著很大的區(qū)別。
模擬信號(hào)是用連續(xù)變化的數(shù)值來表示要說明的信息;
數(shù)字信號(hào)是用有限個(gè)“0”和“1”的代碼來表示信息中某一個(gè)字符，當(dāng)很多字符組合起來時(shí)，才能表達(dá)完整的信息。
模擬電路的10個(gè)小常識(shí)
高頻電路中，必須考慮PN結(jié)電容的影響(正向偏置為擴(kuò)散電容，反相偏置為勢(shì)壘電容)。
在高密度的場(chǎng)合下，由于收發(fā)信號(hào)挨在一起，很容易發(fā)生串?dāng)_，這在布線時(shí)要遵守3W原則，即相鄰PCB走線的中心線間距要大于PCB線寬的3倍。在插卡設(shè)備，接插件連接的位置，要有許多接地針，提供良好的射頻回路。
去耦電容，輸出信號(hào)電容接地，濾掉信號(hào)的高頻雜波。旁路電容，輸入信號(hào)電容接地，濾掉信號(hào)的高頻雜波。交流信號(hào)針對(duì)這兩種電容處理為短路。
二極管在從正偏轉(zhuǎn)換到反偏的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)較大的反向恢復(fù)電流從陰極流向陽極，其反向電流先上升到峰值，然后下降到零。
差分式放大電路只放大差模信號(hào)，抑制共模信號(hào)。利用這個(gè)特性，可以很好的抑制溫度等外界因素的變化對(duì)電路性能的影響。具體的性能指標(biāo)：共模抑制比Kcmr。
放大電路的干擾：將電源遠(yuǎn)離放大電路、輸入級(jí)屏蔽、直流電源電壓波動(dòng)(采用穩(wěn)壓電源，輸入和輸出加上濾波電容)。
電壓、電流反饋判定方法：輸出短路法，設(shè)RL=0，如果反饋信號(hào)不存在，為電壓反饋;反之，則為電流反饋。
串聯(lián)、并聯(lián)反饋的判定方法：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的求和方式，若為電壓形式，則為串聯(lián)反饋;若為電流形式，則為并聯(lián)反饋。
電接口設(shè)計(jì)中，反射衰減通常在高頻情況下變差，這是因?yàn)閹p耗的傳輸線反射同頻率相關(guān)。這種情況下，盡量縮短PCB走線就顯得異常重要。
負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)：電壓串聯(lián)負(fù)反饋(穩(wěn)定輸出電壓)、電壓并聯(lián)負(fù)反饋、電流串聯(lián)負(fù)反饋(穩(wěn)定輸出電流)、電流并聯(lián)負(fù)反饋。
以上就是100唯爾(100vr.com)小編為您介紹的關(guān)于模擬電子的知識(shí)技巧了，學(xué)習(xí)以上的數(shù)字電路與模擬電路的本質(zhì)區(qū)別，兩者有什么相同地方，有什么不同地方？知識(shí)，對(duì)于模擬電子的幫助都是非常大的，這也是新手學(xué)習(xí)電子專業(yè)所需要注意的地方。如果使用100唯爾還有什么問題可以點(diǎn)擊右側(cè)人工服務(wù)，我們會(huì)有專業(yè)的人士來為您解答。
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