电子学/模拟电路
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正如稍后解释的那样,数字信号在任何一个点只能取两个值中的一个。然而,模拟信号可以在一个范围内取任何值。在现代电子学中,许多传统的模拟电路正被数字集成电路所取代,原因有很多
- 降低成本
- 数字集成电路可以编程,这意味着许多不同的模拟电路都可以用同一个集成电路来替换,从而降低成本。例如,同一个数字信号处理器芯片可以替换许多不同的模拟滤波器。
- 数字集成电路可以轻松扩展,将多个功能放在同一个芯片上。例如,一个数字信号处理器芯片同时替换多个模拟滤波器。
- 数字集成电路可以在不修改电路的情况下重新编程,从而简化原型设计和现场升级。
- 提高通用性
- 数字集成电路可以在运行时任意更改其设置,这些设置甚至可以通过软件更改。模拟电路中的等效电路可能需要昂贵而复杂的开关技术。
- 数值精度:一旦信号被转换为数字数据,失真和电路噪声就不再是一个重要的问题。一个由数字电路驱动(如石英振荡器和计数器)的廉价现代手表比任何模拟或机械钟表都要精确。
- 易于存储:数字数据一旦记录下来,就不会像模拟数据那样容易降级。
数字电路在没有模拟模拟的情况下也变得越来越普遍,例如计算机。虽然模拟计算机存在,但它们的效用与之相比受到严重限制。
模拟电路在许多功能方面仍然更适合。一个重要的类别是接口。数字电路在接收和发送信号方面通常不如模拟电路。
- 一种常见的数字接口,差分线,需要模拟电路才能正常工作。接收器必须通过计算两条线之间的模拟差来滤除共模干扰。大多数数字接口设计为模拟,只有少数传统接口(性能较差)使用完全数字电路。
- 许多无线电信号的频率太高,无法与现有的数字电路一起工作。无线电调制器、解调器、混频器、发射器和接收器仍然是模拟的。有些信号甚至频率太高,无法由任何类型的晶体管电路有效放大,例如微波信号,它们仍然使用真空管进行传输。
- 信号必须在转换为数字之前进行调节,以避免混叠:模拟滤波器会去除信号中不需要的部分。
- 许多设备,如显示器,需要模拟控制。即使是液晶显示器也需要模拟电路,尽管它们不需要像阴极射线管模拟电路那样复杂。
- 音频设备需要模拟电路。扬声器必须由模拟信号驱动,麦克风产生模拟信号。麦克风信号必须在转换为数字之前进行调节,这通常需要复杂的模拟电路,例如前置放大器、压缩器和滤波器。