模擬電路與數(shù)字電路區(qū)分及實用知識

文/范舒顏

在現(xiàn)有電力系統(tǒng)領(lǐng)域，應(yīng)用較大的電路系統(tǒng)主要模擬電路及數(shù)字電路。結(jié)合現(xiàn)有電子電路發(fā)展方向而言，數(shù)字電路替代模擬電路是必然趨勢。而根據(jù)現(xiàn)有應(yīng)用情況統(tǒng)計，模擬電路與數(shù)字電路的應(yīng)用比例為1:5；而相反，模擬電路故障發(fā)生率與數(shù)字電路的故障發(fā)生率比值為5:1。對于此，分析模擬電路與數(shù)字電路的區(qū)別，并對其技術(shù)知識進(jìn)行分析掌握，可對正確應(yīng)用以上兩種電路及確保其運(yùn)行安全并減少故障率具有積極意義。

1 關(guān)于模擬電路與數(shù)字電路的特點(diǎn)及分析

1.1 模擬電路的特點(diǎn)及分析

關(guān)于模擬電路，即用來對模擬信號進(jìn)行傳輸、變換、處理及放大、測量等工作的電路，該類電路屬于電子電路的基礎(chǔ)，其主要有放大電路、信號運(yùn)算及處理電路、振蕩電路等組成。而對于數(shù)字電路而言，其主要是采用數(shù)字信號完成對數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算及邏輯運(yùn)算的電路。根據(jù)目前情況，數(shù)字電路已占有現(xiàn)有電子電路的絕大部分。但從實際應(yīng)用來講，近些年，隨著模擬信號傳輸與處理技術(shù)的發(fā)展，提高了模擬電路的功能，進(jìn)而也帶動了模擬電路的應(yīng)用。如現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)所用的調(diào)頻收音機(jī)、功率放大器等，均屬于模擬電路應(yīng)用的實例。結(jié)合以上說明，對于模擬電路而言，特點(diǎn)主要有以下幾個：

（1）函數(shù)取值無限多，且當(dāng)圖像信息變化后，其信號波形也會發(fā)生相應(yīng)的改變，即模擬信號待傳播信息包含在波形之中。

（2）模擬型號具有連續(xù)性。具體波形圖如圖1所述。

1.2 數(shù)字電路及其特點(diǎn)分析

對數(shù)字電路來講，其兼并算術(shù)運(yùn)算及邏輯處理能力，且相對于模擬電路而言，其穩(wěn)定性強(qiáng)、邏輯計算能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可以用于現(xiàn)有智能控制領(lǐng)域，可滿足現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)對設(shè)備自動化控制額要求。

具體來講：

（1）數(shù)字電路具有算術(shù)運(yùn)算及邏輯運(yùn)算兩種功能；即數(shù)字電路主要以二進(jìn)制邏輯代數(shù)為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，采取二進(jìn)制數(shù)字信號實施算術(shù)就邏輯運(yùn)算，進(jìn)而表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性及應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)。

（2）系統(tǒng)簡單可靠；如由于采用以二進(jìn)制為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)字邏輯電路，運(yùn)行可靠性強(qiáng)，且溫度及工藝偏差等因素對其的運(yùn)行影響相對模擬電路要小。

（3）具有較高的集成性及體積小。相對于模擬電路，在現(xiàn)有工業(yè)應(yīng)用中，數(shù)字電路替代模擬電路將是一種趨勢，也是技術(shù)發(fā)展需要。

2 模擬電路與數(shù)字電路的區(qū)別與聯(lián)系討論

2.1 模擬電路與數(shù)字電路的區(qū)別及討論

從信號處理上講，對于模擬電路而言，其主要處理模擬信號，而數(shù)字電路，其主要處理數(shù)字信號。即模擬電路是關(guān)于時間的函數(shù)，其屬于連續(xù)變量，而數(shù)字電路所處理的數(shù)字信號則為離散性的。具體來講，模擬電路所處理的模擬信號不隨時間域、值域的變化而變化，其信號均是連續(xù)的，如語音信號等。而對于數(shù)字信號而言，其信號是不斷變化的，信號處理包括了采樣、量化及編碼等程序。舉例來講，如語音信號，可通過調(diào)幅使信號的幅度越來越大，即可以通過電信號的幅度模擬語音的強(qiáng)弱。而對于數(shù)字電路而言，其信號傳輸采用編碼的形式進(jìn)行，即每一種聲音大小將對應(yīng)一種編碼，無論采樣頻率高低，其信號傳輸需通過高采樣頻率彌補(bǔ)才可與原始頻率一致。一般情況下，電路會受到器件及材料等物理因素限制導(dǎo)致擾動發(fā)生，形成噪聲。如果是外部原因所造成的擾動就稱之為干擾，干擾是存在規(guī)律性的，能夠有效減少甚至消除。

2.2 模擬電路與數(shù)字電路的聯(lián)系及討論

對于模擬電路而言，結(jié)合現(xiàn)有應(yīng)用情況，其主要為數(shù)字電路供給電源并完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)的執(zhí)行。如在模擬電路及數(shù)字電路中，對模擬信號所執(zhí)行的如放大、濾波及限副等，也可對數(shù)字信號進(jìn)行操作。同時，從數(shù)字電路工作原理而言，其電學(xué)原理與模擬電路基本一致，但數(shù)字電路的設(shè)計目標(biāo)是用來處理數(shù)字信號，如果強(qiáng)行引入任意模擬信號而不進(jìn)行額外處理，則可能造成量化噪聲。而此外，從功能應(yīng)用角度來看，模擬電路與數(shù)字電路都能為集成電路板提供隔離穩(wěn)壓電源與穩(wěn)壓器電路功能，它們通過串聯(lián)形式存在于負(fù)載檢測電阻的兩端，且兩端基準(zhǔn)電壓源都在100m以上。另外，從現(xiàn)有集成電路構(gòu)成上講，集成電路板包括模擬電路與數(shù)字電路兩部分構(gòu)成，而同時，為保障其功能及應(yīng)用效果，集成電路在包含以上兩部分的同時，還包括了專門技術(shù)控制單元與MOS柵極電荷泵，它能夠?qū)崿F(xiàn)過流檢測功能、自動復(fù)位電路功能，對設(shè)備的故障狀態(tài)指示與輸入控制單元進(jìn)行分析，在一些電源總線電路斷路器、電源短路保護(hù)器以及過熱保護(hù)器等電氣元件及電路控制中具有積極的應(yīng)用價值。

圖1：模擬電路信號傳播波形圖

3 結(jié)束語

綜合以上分析，電子信息技術(shù)是未來的發(fā)展方向，而數(shù)字電路與模擬電路的應(yīng)用將對電子信息技術(shù)的發(fā)展提供基本保證。而由于數(shù)字電路的優(yōu)越性及可靠性，在現(xiàn)有電路控制中具有積極優(yōu)勢，但該技術(shù)在功能及技術(shù)上也存在一定局限性。對于此，為確保工業(yè)生產(chǎn)自動化發(fā)展，進(jìn)行電路設(shè)計時應(yīng)靈活應(yīng)用數(shù)字電路及模擬電路，以使其完美融合，以實現(xiàn)對電器設(shè)備的有效控制及保證其運(yùn)行可靠目的。