一文带你了解模拟电路与数字电路的主要区别

电子学作为电气工程的一个重要分支，从二十世纪中叶开始，就成为工程界和普通人的重要组成部分。作为电气工程的一个分支，电子学处理电流的流动，但这种电流流动是由于早期气体或真空中的电子（或通用的电荷载流子）到现代设备中的固态半导体的受控流动。

事实上，电子领域的重大突破是半导体材料的使用，它使电子电路和器件体积小、价格便宜、可靠且功耗极低。

典型的电子系统

电子产品的大多数应用都在通信领域。因此，本文以一个简单的通信系统为例，看看典型的电子系统是什么样的。

这样所以讨论系统是公共广播系统。如果演讲者想要在礼堂或音乐会场中向大量观众讲话，他（或她）会在称为麦克风或简称为麦克风的设备前讲话。

麦克风是将扬声器发出的声波转换为电信号的设备。但是来自麦克风的电信号的能量（或幅度）非常小。如果我们将这种小幅度信号远距离发送，它会因各种损耗而失去强度，无法驱动扬声器。

因此，在将电信号从麦克风传输到扬声器之前，必须对它们进行幅度放大。放大器是一种电子系统或设备，它接收一个小的电信号，并以巨大的幅度夸耀其幅度，并产生一个高幅度的电信号。

这样，就可以将放大的信号馈送到扬声器以驱动它们。

信号的表现形式

设计和构建电子电路或系统的主要动机是处理信息或能量。放大器、收音机、计算机等是处理信息的典型电子系统的示例，如前面的公共广播系统示例所示。

一般来说，处理信息包括以下功能：

• 信息翻译
• 信息存储
• 信息处理或计算

电子系统的另一个目的是处理电源，就像复杂的电源或简单的灯泡一样。与处理信息或能量的目的无关，具体而言，这些物理量在电子电路中被表示为信号或电信号。

这些电信号可以是电流或电压，电子电路网络将处理这些信号。

模拟信号和数字信号

世界上几乎所有的信号都是模拟的，即它们是连续变化的值。自然界中有很多连续可变的信号或简单的模拟信号，如光、运动、声音、温度、压力等。下图显示了一个典型的模拟信号。

与模拟信号的连续表示相比，数字信号在离散级别上有所不同。通常，数字信号中的离散电平只有两个值：ON和OFF。尽管自然界的所有物理信号都是连续的模拟信号，但将信号表示为离散值有其自身的优势。

传统上和历史上，所有电子设备都只处理模拟信息。但是技术的发展导致使用数字信号进行简单处理，这种技术被称为数字信号处理。

模拟电路与数字电路的概念

1、模拟电路

处理模拟信号的电子电路称为模拟电路，模拟电路研究的重点是信号在处理过程中的波形变化以及器件和电路对信号波形的影响。

2、数字电路

用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。

电子电路和系统的分类

信号处理可以使用各种半导体电子器件（如PN结二极管、双极结晶体管 (BJT)、场效应晶体管 (FET) 等）结合无源元件（如电阻器和电容器）来实现。

许多此类电路的互连，其中每个电路执行特定任务，导致完整的电子系统或设备。基于以上对模拟信号和数字信号的理解，可以通过两种方式进行电子电路的设计。它们是：

• 模拟电路
• 数字电路

现在，小编用简单的例子来看看这些类型中的每一种情况。

1、模拟电路

如前所述，模拟电路是一种电子电路，它使用电阻器、电容器、二极管、晶体管等模拟元件来处理模拟数据。

模拟电路可以非常简单，例如将电阻器组合成分压器，或将运算放大器（内部包含晶体管）、电阻器、二极管等组合成放大器。

下面是一个简单的模拟电路的例子，如下图所示：

这是一个使用运算放大器、电阻器和电容器实现的简单放大器电路。通过为电阻器和电容器选择合适的值，您可以在输出端实现显着增益。

老式阴极射线示波器 (CRO) 是一种模拟设备，可以检测广告分析模拟信号。

2、数字电路

相反，数字电路也是一种电子电路，主要使用数字电子元件来处理数字信号。在低层，数字电路由晶体管、逻辑门（AND、NAND、NOT 等）的组合组成，在高层，微控制器和处理器组成。

所有数字电路都在二进制数字信号上工作，即仅使用两个电压电平来表示状态信号，即 ON 或 OFF。为了执行各种数字信号处理，所有数字电路都包含快速开关器件，如二极管和晶体管，数字电路的一些重要功能是多路复用、多路分解、存储器、组合逻辑、时序逻辑等。

以下是使用CD4017计数器IC构建的简单数字电路示例。

这可能不清楚，但如果查看CD4017 IC的内部结构，你会发现它本质上是使用与门、或非门、反相器、触发器和缓冲器构成的。

所有现代计算机都在数字领域工作，即使它们是使用模拟电子元件构建的。由于大多数物理世界都是模拟的，因此必须先将模拟信号转换为数字信号，然后计算机才能执行任何操作。

模拟电路与数字电路的主要区别

通过以上介绍，模拟电路和数字电路之间的区别可能很容易知道，但为了便于理解，下面将这些区别制成表格，便于大家观看：

总结

相对来说，模拟电路的设计通常比数字电路更为困难，对设计人员的水平要求更高。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。

与此同时，模拟电路通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。不过，随着电子技术的不断发展, 数字电路的应用愈来愈广泛, 已经在很多领域取代了模拟电路。