模擬電路和數字電路的區別

? ? ? ? 在模擬電路和數字電路中，信號的表達方式不同。對模擬信號能夠執行的操作，例如放大、濾波、限幅等，都可以對數字信號進行操作。事實上，所有的數字電路從根本上來說都是模擬電路，其基本電學原理，都與模擬電路相同。互補式金屬氧化物半導體就是由兩個模擬的金屬氧化物半導體場效應管構成的，其對稱、互補的結構，使它恰好能處理高低數字邏輯電平。不過，數字電路的設計目標是用來處理數字信號，如果強行引入任意模擬信號而不進行額外處理，則可能造成量化噪聲。模擬電子和數字電子的主要區別如下：

　　設計的難度：模擬電路的設計通常比數字電路更為困難，對設計人員的水平要求更高。這也是數字電路系統比模擬電路系統更加普及的原因之一。模擬電路通常需要更多的手工運算，其設計過程的自動化程度低于數字電路。然而，數字式電子設備要在真實物理世界中得到應用，就必須具有一個模擬的接口，因為自然界的大多數實際信號是模擬的。例如，所有數字式收音機的信號接收器，都具有一個模擬的預放大器來進行信號接收的第一步操作。

　　噪聲：在模擬電路中，由于信號幾乎完全將真實信號按比例表現為電壓或電流的形式，造成模擬電路對于噪聲的影響比數字電路更加敏感，信號的微小偏差都會表現為相當顯著，造成信息損失。作為對比，數字電路只取決于高低電平，如果要造成信息傳遞的錯誤，那么信號的偏差必須至少達到高電平的一半左右（具體的大小根據不同的電路規格有所不同）。因此，對信息進行量化的數字電路對于噪聲的抵御能力比模擬電路更強，只要偏差不大于某一規定值，信息就不會損失。在數字電路中，噪聲在各個邏輯門的地方都可以得到消減。

　　模擬電路與數字電路最后一個關鍵的區別就是精度：有若干個因素會影響信號的精度，其中最主要的是原始信號中的噪聲以及信號處理過程中混入的噪聲。模擬信號的分辨率受到器件物理層面限度（例如散粒噪聲）的制約。在數字電子中，可以采用增加信號的位數（例如8位分辨率的模擬數字轉換器能夠將其量程分為8段，其中每一段作為最小分度進行轉換）來提高數字信號的分辨率，轉換位數是模擬數字轉換器的一項關鍵參數。模擬數字轉換器將模擬信號轉換為數字信號，這樣原始信號就可以用二進制數來表示，方便數字電路（包括計算機）進行處理。用到這種轉換器的應用產品包括數字式的溫度計以及錄音機等數據采集設備。相反的，數字模擬轉換器則被用來將數字信號還原為模擬信號，它可以讀入一系列二進制信號，經過轉換后以電壓值等形式的模擬信號輸出。數字模擬轉換器在許多運算放大器增益控制系統中較為常見。