2018年11月29日 星期四

digital數位 vs analog類比

類比信號
在進一步討論之前,我們應該談談信號實際上是什麼,特別是電子信號。 我們所談論的信號是隨時間變化的“數量”,它們傳達某種信息。 在電氣工程中,時間變量通常是電壓(如果不是電壓,通常是電流)。 因此,當我們談論信號時,只需將它們視為隨時間變化的電壓。

信號在設備之間傳遞,以便發送和接收信息,信息可以是視頻,音頻或某種編碼數據。 通常信號通過電線傳輸,但它們也可以通過射頻(RF)波傳播到空中。 例如,音頻信號可能會在計算機的音效卡和揚聲器之間傳輸,而數據信號可能會通過平板電腦和WiFi路由器之間的空氣傳遞。

*類比信號圖
由於信號隨時間變化,因此將其繪製在圖表上是有幫助的,其中時間繪製在水平,x軸上,電壓繪製在垂直y軸上。 查看信號圖表通常是識別類比或數位信號的最簡單方法; 類比信號的時間 - 電壓圖應該是連續的。



雖然這些信號可能被限制在最大值和最小值的範圍內,但在該範圍內仍然存在無限數量的可能值。 例如,從牆壁插座出來的類比電壓可能會被限制在-120V和+ 120V之間,但是,隨著您越來越多地增加分辨率,您會發現信號實際上可以有無數個值(如64.4V) ,64.42V,64.424V,以及無限,越來越精確的值)。

*類比信號例子
純音頻信號也是類比信號。 唱盤發出的信號充滿了類比頻率和諧波,結合起的失真波來製作出優美的音樂。



數位信號
數為信號必須具有一組有限的可能值。 集合中的值的數量可以是兩個之間的任何值,也可以是非常大的數量,這不是無窮大。 最常見的數字信號將是兩個值之一 - 如0V或5V。 這些信號的時序圖看起來像方波。


*數位訊號讀取來源: 音樂光碟





*取樣頻率:
數位訊號取樣量化後,若取樣頻率增加波形也越近平滑





類比和數位電路
*類比電子
大多數基本電子元件 - 電阻,電容,電感,二極體,電晶體和運算放大器 - 都具有固有的類比性。 僅使用這些組件構建的電路通常是類比的。



類比電路通常是運算放大器,電阻,電容和其他基礎電子元件的複雜組合。例如簡單的音樂盒就只有這些電子元件。



類比電路可以是具有許多組件的非常優雅的設計,或者它們可以非常簡單,例如兩個電阻組合以形成分壓器。 但是,一般而言,類比電路的設計要比以數位方式完成相同任務的類比電路要困難得多。 需要一種特殊的類比電路嚮導來設計類比無線電接收器或類比電池充電器; 存在數位組件以使這些設計更加簡單。



*數位電子
數位電路使用數位離散信號進行操作。 這些電路通常由電晶體和邏輯閘的組合構成,並且在更高級別上由微控制器或其他計算芯片組成。 大多數處理器,無論它們是計算機中的強大處理器,還是小型微控制器,都在數位領域中運行。

數位電路使用諸如邏輯閘之類的組件,或者更複雜的數位IC(通常由具有從其延伸的標記引腳的矩形表示)。

數位電路通常使用二進位方式進行數位指令。 這些系統將兩個不同的電壓分配為兩個不同的邏輯電平 - 高電壓(通常為5V,3.3V或1.8V)代表一個值,低電壓(通常為0V)代表另一個。




數位 vs 類比
類比電路通常更容易受到被雜訊干擾(電壓的小的,不希望的變化)。 類比信號的電壓電平的微小變化在處理時可能產生顯著的誤差。

數位系統在運算的過程中所處理的信號電壓不是高(代表1的電壓)就是低(代表0的電壓),高低之間會留有一段容易區分的距離,此種距離容忍了一些雜訊的重疊干擾,使得數位系統分辨代表數值的高低信號不至錯亂,所以運算的結果也是穩定精確的。然而,類比系統將小信號直接透過(電晶體)放大器放大,在放大的同時雜訊也跟著被放大了,其放大的結果就可想而知了。

雖然數位電路通常更容易設計,但它們往往比同等任務的類比電路貴一點。