模擬電路和數(shù)字電路的區(qū)別

? ? ? ? 在模擬電路和數(shù)字電路中，信號的表達方式不同。對模擬信號能夠執(zhí)行的操作，例如放大、濾波、限幅等，都可以對數(shù)字信號進行操作。事實上，所有的數(shù)字電路從根本上來說都是模擬電路，其基本電學原理，都與模擬電路相同。互補式金屬氧化物半導(dǎo)體就是由兩個模擬的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管構(gòu)成的，其對稱、互補的結(jié)構(gòu)，使它恰好能處理高低數(shù)字邏輯電平。不過，數(shù)字電路的設(shè)計目標是用來處理數(shù)字信號，如果強行引入任意模擬信號而不進行額外處理，則可能造成量化噪聲。模擬電子和數(shù)字電子的主要區(qū)別如下：

　　設(shè)計的難度：模擬電路的設(shè)計通常比數(shù)字電路更為困難，對設(shè)計人員的水平要求更高。這也是數(shù)字電路系統(tǒng)比模擬電路系統(tǒng)更加普及的原因之一。模擬電路通常需要更多的手工運算，其設(shè)計過程的自動化程度低于數(shù)字電路。然而，數(shù)字式電子設(shè)備要在真實物理世界中得到應(yīng)用，就必須具有一個模擬的接口，因為自然界的大多數(shù)實際信號是模擬的。例如，所有數(shù)字式收音機的信號接收器，都具有一個模擬的預(yù)放大器來進行信號接收的第一步操作。

　　噪聲：在模擬電路中，由于信號幾乎完全將真實信號按比例表現(xiàn)為電壓或電流的形式，造成模擬電路對于噪聲的影響比數(shù)字電路更加敏感，信號的微小偏差都會表現(xiàn)為相當顯著，造成信息損失。作為對比，數(shù)字電路只取決于高低電平，如果要造成信息傳遞的錯誤，那么信號的偏差必須至少達到高電平的一半左右（具體的大小根據(jù)不同的電路規(guī)格有所不同）。因此，對信息進行量化的數(shù)字電路對于噪聲的抵御能力比模擬電路更強，只要偏差不大于某一規(guī)定值，信息就不會損失。在數(shù)字電路中，噪聲在各個邏輯門的地方都可以得到消減。

　　模擬電路與數(shù)字電路最后一個關(guān)鍵的區(qū)別就是精度：有若干個因素會影響信號的精度，其中最主要的是原始信號中的噪聲以及信號處理過程中混入的噪聲。模擬信號的分辨率受到器件物理層面限度（例如散粒噪聲）的制約。在數(shù)字電子中，可以采用增加信號的位數(shù)（例如8位分辨率的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器能夠?qū)⑵淞砍谭譃?段，其中每一段作為最小分度進行轉(zhuǎn)換）來提高數(shù)字信號的分辨率，轉(zhuǎn)換位數(shù)是模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的一項關(guān)鍵參數(shù)。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，這樣原始信號就可以用二進制數(shù)來表示，方便數(shù)字電路（包括計算機）進行處理。用到這種轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用產(chǎn)品包括數(shù)字式的溫度計以及錄音機等數(shù)據(jù)采集設(shè)備。相反的，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器則被用來將數(shù)字信號還原為模擬信號，它可以讀入一系列二進制信號，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后以電壓值等形式的模擬信號輸出。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器在許多運算放大器增益控制系統(tǒng)中較為常見。