一文读懂模拟电路和数字电路之间的区别和联系
模擬電路概述
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)比較簡單,而場效應(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
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。
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。具體地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。
在我們實(shí)際電路設(shè)計(jì)中,往往需要把模擬電路和數(shù)字電路結(jié)合起來,既有模擬信號(hào)又有數(shù)字信號(hào)如下圖:
總結(jié)
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