淺談模電與數(shù)電的區(qū)別與聯(lián)系

李浩亮?史婭楠

摘 要：進入21世紀以來，電子技術(shù)的發(fā)展突飛猛進，已漸漸滲透到我們生活中的各個方面。無論是以前的模擬電視，還是現(xiàn)在蓬勃發(fā)展的數(shù)字電視，都無一例外的離不開電子技術(shù)的進步。眾所周知，自然界中的物理量都是連續(xù)的，采用模擬電路處理連續(xù)信號，再經(jīng)過后期的整流、放大、濾波等即轉(zhuǎn)化成我們所需要的信號。數(shù)字電路處理數(shù)字信號，需將連續(xù)信號轉(zhuǎn)化為高、低兩個電平狀態(tài)的數(shù)字信號。數(shù)字電路處理的速度快，精度高，近年來的發(fā)展勢頭不容小覷。但在數(shù)字電路占主導(dǎo)的舞臺上，模擬電路依舊扮演著重要的角色。

關(guān)鍵詞：模電；數(shù)電；定義；特點；區(qū)別與聯(lián)系

1 模擬電路與數(shù)字電路的定義

模擬電路主要處理模擬信號，如果輸入信號有一個微小的變化，輸出信號必有一個與之相對應(yīng)的變化。數(shù)字電路主要處理數(shù)字信號，它的變化只有高、低電平兩個狀態(tài)，如果輸入信號發(fā)生一個微笑的變化，輸出信號一般不會立即發(fā)生變化，需要累積到一定值輸出端才會發(fā)生變化。

2 模擬電路與數(shù)字電路的特點

1.模擬電路的特點：

①處理模擬信號，模擬信號即在時間和幅值上均連續(xù)的信號。在一個信號周期內(nèi)，模擬電路的電流和電壓保持持續(xù)變化。

②電路中元器件的動作方式為線性變化，如放大器。

③模擬電路是電子技術(shù)的基礎(chǔ)，應(yīng)用十分廣泛。手機等電子產(chǎn)品的無線收發(fā)模塊都是模擬電路。自然界中的物理量均為連續(xù)量，連續(xù)信號的處理離不開模擬電路。

④輸出信號隨輸入信號的微小變化而變化。

2.數(shù)字電路的特點：

①處理數(shù)字信號，數(shù)字信號即在時間和幅值上均離散的信號。在一個信號周期內(nèi)，數(shù)字電路的電流和電壓呈現(xiàn)脈沖變化。

②數(shù)字電路可對數(shù)字信號進行算數(shù)運算及邏輯運算。基本邏輯運算有與或非三種，復(fù)合邏輯運算有常用的與非、或非、與或非、異或等等。因此，它具有邏輯推理和邏輯判斷的能力。

③數(shù)字信號只有0、1兩種狀態(tài)，可用晶體管的飽和和截止分別表示，意味著其輸出量不隨輸入量的微小變化而變化，需累積到一定程度才發(fā)生變化，由此可以看出，數(shù)字電路實現(xiàn)簡單，系統(tǒng)可靠，不易受外界的影響而變化。

④數(shù)字電路的突出優(yōu)點之一是集成度高，功耗低，速度快。用數(shù)字集成電路不僅縮小了體積，提高了生產(chǎn)技術(shù)，更推動了數(shù)字電路的發(fā)展。

3 模擬電路與數(shù)字電路的區(qū)別

簡單的來說，模擬電路和數(shù)字電路中信號的表達方式不同。自然界中許多物理量，如溫度、壓力等為連續(xù)變化，處理此種信號的電路為模擬電路。也有一種物理量，在時間和幅值上均不連續(xù)，處理此種信號的電路為數(shù)字電路。一個簡單的例子幫助我們理解，如對光照強度的感受，模擬電路可直接處理信號，輸出隨光照強度變化而變化，數(shù)字電路則將此信號經(jīng)過抽樣、量化等一系列工作轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號方可處理。由此總結(jié)區(qū)別如下：

1.工作的信號不同。模擬電路處理的是模擬信號，一般都具有連續(xù)變化的特點；數(shù)字電路則處理的是數(shù)字信號，它的變化總發(fā)生在離散的瞬間，數(shù)字信號通常用脈沖的有無來表示，有脈沖為“1”——高電平，無脈沖則為“0”——低電平。

2.電路的作用不同。模擬電路是通過放大器等元器件實現(xiàn)模擬信號的比例放大，其要求輸出信號盡量不失真；數(shù)字電路處理0、1兩種電平的信號，實現(xiàn)輸入輸出的數(shù)字量之間一定的邏輯關(guān)系。

3.分析方法不同。模擬電路通常采用圖解法和微變等效電路法，如負反饋放大器的框圖分析法，即把放大器分解成基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)兩部分；數(shù)字電路的主要分析方法在組合邏輯電路中有邏輯關(guān)系式，真值表等，在時序邏輯電路中有狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表，狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，卡諾圖等。

4.電流和電壓的變化方式不同。模擬電路中，電流和電壓是呈持續(xù)變化的；數(shù)字電路中，電流和電壓是呈脈沖變化的。

5.三極管的工作狀態(tài)不同。模擬電路中其作用是放大，這就意味著工作在放大區(qū)；數(shù)字電路中其相當(dāng)于開關(guān)，這就意味著工作在截止區(qū)和飽和區(qū)，即“0”、“1”狀態(tài)。

4 模擬電路與數(shù)字電路的聯(lián)系

從我們可以直接看的到的層面上來說，模擬電路和數(shù)字電路的最直接聯(lián)系就是它們同屬于電子電路，只不過處理的信號不同罷了。對接觸過數(shù)電和模電的我們都清楚，數(shù)電是建立在模電的基礎(chǔ)之上，換句話來說，數(shù)字電路從根本上來說都是模擬電路。模擬電路處理模擬信號，數(shù)字電路處理數(shù)字信號，但自然界中多為模擬量，所以數(shù)字信號通常由模擬信號獲得，它是將模擬信號抽樣后數(shù)字化得到的。模擬電路和數(shù)字電路的諸多聯(lián)系總結(jié)如下：

1.它們的基本元器件大都相同，無論是模擬電路，還是數(shù)字電路，都是已三極管為基礎(chǔ)，不斷增加其他功能以實現(xiàn)復(fù)雜化。

2.數(shù)字電路是在模擬電路的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，數(shù)字電路處理的數(shù)字信號也是由模擬信號經(jīng)過采樣、保持、量化、編碼而來。

3.把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換器稱為A/D轉(zhuǎn)換器，把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的轉(zhuǎn)換器稱為D/A轉(zhuǎn)換器。如果想要用數(shù)字電路處理模擬信號，那么在系統(tǒng)中置入A/D轉(zhuǎn)換器再輸入信號就可以了，反之，需要在系統(tǒng)中置入D/A轉(zhuǎn)換器。舉例來講，在自動控制系統(tǒng)中，被控制量，如溫度、壓力等均為連續(xù)量，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量即可用數(shù)字電路進行處理。

參考文獻

1.王敏.模擬電路與數(shù)字電路的區(qū)別辨析[J].電子世界

2.張劍平.《模擬電子技術(shù)教程》.清華大學(xué)出版社

3.朱定華.《現(xiàn)代數(shù)字電路與邏輯設(shè)計》.清華大學(xué)出版社

4.岳怡.《數(shù)字電路與數(shù)字電子技術(shù)》.西北工業(yè)大學(xué)出版社

作者簡介

史婭楠（1995-），女，漢族，鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院。

李浩亮，男，鄭州大學(xué)信息工程學(xué)院。