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凡亿专栏 | 模拟电路与数字电路的区别和联系
模拟电路与数字电路的区别和联系

随着科学技术的突飞猛进,电子电路的应用范围越来越广泛,系统规模和性能功能得到大幅提升,与人类生产、生活的密切联系越来越深,按照信号形式的不同,电子电路可分为模拟电路和数字电路两类,这两种电路有着诸多的区别及联系,了解清楚两者的区别在电路设计、改善和研发等方面有着十分重要的意义。

模拟电路是处理连续函数形式的模拟信号的电子电路,数字电路是用数字信号完成对数字量进行算数运算和逻辑运算的电路,又称作数字逻辑电路(以“开”、“关”两种状态或以高低电平来对应“1”和“0”二进制数字量)。

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模拟电路与数字电路的区别:

1、信号变化的特点

模拟信号的大小是随着时间连续变化的,即模拟信号在时间和数值上是连续的,幅值可由2U西安各数值表示,而数字信号在时间和数值上是离散的,幅值表示被限制在有限个数值之内。因此,模拟电路更加关注电压、电流的具体指,而数字电路则更加关注电平的高低。

2、处理信号的手段

模拟电路和数字电路都是信号变化的载体,对模拟信号能够执行的操作,如滤波、放大、限幅等都可以对数字信号进行操作。

模拟电路对信号的处理主要是通过场效应管的放大特性来实现的,当然还包括电阻、电容、二极管、双极型晶体管等元器件的特性,最终利用一定的数字模型所组成的运算网络来实现,处理方式有测量电桥、信号放大、信号滤波、调制解调、信号变换和AD变换,而数字电路对信号的传输主要是通过场效应管的开关特性来实现操作的,并由场效应管构成与或非等基本门电路、触发器、寄存器、编码/译码器、算数逻辑单元等完成复杂的算数与逻辑操作。

尽管模拟电路和数字电路对信号的处理方式不同,但其实从根本上来说,所有的数字电路都是模拟电路,其基本的电学规律、电学原理,都与模拟电路一致。例如,用PMOS管和NMOS管可以构成互补式CMOS电路,其对称且互补的结构,恰好使其能处理高低数字逻辑电平。

3、信号抗扰动能力的强弱不同

通常把由于材料或器件的物理原因产生的扰动称为噪声,把来自外部原因的扰动称为干扰,干扰有一定的规律性,可以减少或消除。

在模拟电路中,由于信号几乎完全将真实信号按比例表现为电压或电流的形式,造成模拟电路对于噪声的影响比数字电路更加敏感,模拟电路系统中各个不同部分的偏差积累起来,使得偏差量的负面影响变得较为显著。模拟信号在多次处理和长距离传输的过程中,波形会发生改变,若处理不当,将造成信息损失,具体表现为图像、声音失真,严重时甚至会出现信号中断现象。通过使用屏蔽导线,或者在电路中引入低噪声运算放大器,可以尽量缓解噪声的负面影响。而数字电路是由许多的逻辑门组成的电路,信息只取决于高低电平,只要信号的偏差在一定范围内,就不会造成误码。

因此,从信号处理的角度看,对信息进行量化的数字电路系统比模拟电路系统抵御噪声的能力、信号抗干扰能力更强,信号的精度更高。

4.电路设计的难易程度不同

模拟电路的设计常常需要更多的手工运算,其设计过程的自动化程度低于数字电路,因此模拟电路的设计通常比数字电路的设计更难,对设计人员的水平和能力要求更高。这也是数字电路系统比模拟电路系统更加普及的原因之一。但是因为自然界的大多数实际信号是模拟的,所以数字式电子设备、电子产品要在真实的物理世界中得到应用,就离不开一个模拟的接口。例如,数字电视机的基本原理就是将电视台送出的图像及声音信号数字化后调制发送,由数字电视接收后,解调还原出原来的图像及声音。因为全程均采用数字技术处理,因此,信号损失小,接收效果好。


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