模拟电路和数字电路的区别

在本教程中，我们将学习模拟电路、数字电路，以及模拟电路和数字电路之间的一些重要区别。

在深入了解模拟电路和数字电路的细节之前，让我们快速地看一看电子学，典型的电子系统和不同类型的信号。

介绍

电子学作为电气工程的一个主要分支，从20世纪中叶开始，已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，电子学研究电流的流动，但这种电流流动是由于早期在气体或真空中电子(或一般的载流子)受控流动到现代器件中的固态半导体。

事实上，电子领域的主要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，功耗很低。

典型的电子系统

电子的大部分应用是在通信领域。那么，让我们以一个简单的通信系统为例，看看一个典型的电子系统是什么样的。

讨论系统是公共演讲系统。如果演讲者想要像在礼堂或音乐厅那样对一大群观众讲话，他(或她)会对着一种叫做麦克风(Mic)的设备讲话。

麦克风是一种将扬声器发出的声波转换成电信号的装置。但是来自麦克风的电信号的能量(或振幅)是非常小的。如果我们把这个小幅度的信号发送到很远的地方，它会由于各种损耗而失去它的强度，不能驱动扬声器。

因此，在将电信号从麦克风传送到扬声器之前，它们必须被放大。放大器是一种电子系统或装置，它接收一个小的电信号，并以其巨大的幅值而产生高幅值的电信号。

放大后的信号现在可以输入扬声器来驱动扬声器。

表示的信号

设计和建造一个电路或系统的主要动机是处理信息或能量。放大器、收音机、计算机等都是处理信息的典型电子系统的例子，如前面公共广播系统的例子所示。

一般来说，加工信息包括以下功能:

• 信息的翻译
• 信息存储
• 信息操作或计算

电子系统的另一个目的是像处理复杂的电源或简单的灯泡一样处理电源。不管处理信息或能量的目的是什么，具体来说，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，也可以是电压，一个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。自然界中有许多连续变化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，数字信号在离散的水平上变化。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也有其自身的优势。

传统和历史上，所有电子设备只处理模拟信息。但技术的发展已经导致使用数字信号进行简单的处理，这种技术被称为数字信号处理。

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，如电阻和电容。

许多这样的电路的互连，其中每个电路执行一个特定的任务，结果是一个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，电子电路的设计有两种方式。它们是:

• 模拟电路
• 数字电路

模拟电路和数字电路是根据它们所处理的信号来区分两种电子电路的经典方法。简单地说，模拟电路处理连续的模拟信号，而数字电路处理离散的数字信号。

现在，让我们通过简单的示例来了解每种类型。

模拟电路

正如前面提到的，模拟电路是一种电子电路，它使用电阻、电容、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，比如用电阻组成一个分压器，或者用运算放大器(内部包含晶体管)、电阻、二极管等组成一个放大器。

下面是一个简单的模拟电路的例子。

这是一个简单的放大器电路使用运放、电阻和电容实现。通过选择合适的电阻和电容值，可以在输出端获得显著的增益。

老式的阴极射线示波器(CRO)是一种可以检测和分析模拟信号的模拟器件。

数字电路

相反，数字电路也是一种主要使用数字构建的电子电路电子元件处理数字信号。在低水平上，数字电路由晶体管、逻辑门(与、与、非等)组成，在高水平上，由微控制器和处理器组成。

所有的数字电路工作在二进制数字信号，即只使用两个电压水平来表示状态信号，即on或OFF。为了执行各种数字信号处理，所有的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复用、解复用、存储、组合逻辑、顺序逻辑等。

下面是一个使用CD4017计数器IC构建的简单数字电路的例子。

这可能不是很清楚，但如果你看一下CD4017 IC的内部结构，你会看到它本质上是使用AND门，NOR门，逆变器，触发器和缓冲器构建的。

所有的现代计算机都是在数字领域工作的，尽管它们是用模拟电子元件建造的。由于大多数物理世界是模拟的，所以在计算机执行任何操作之前，模拟信号必须转换为数字信号。

模拟电路和数字电路的区别

在这一点上，模拟电路和数字电路之间的区别可能是清楚的，但为了便于理解，我们将它们制成表格。