簡析模擬電路與數字電路

模擬電路與數字電路的關系，有說所有電路都是模擬電路，數字電路只是模擬電路的一部分的;有說模擬電路和數字電路各成系統，井水不犯河水的;有說線性的就是模擬電路，非線性的就是數字電路，不一而足。首先我們討論的是電路，油路水路氣路都不在討論范圍。說到電，人類最早研究的是靜電。靜電因為不能產生持續的電流，一般不認為那是電路。只有在伏打于1799年發明了電池之后，能夠產生持續的電流了，才有了電路。

現在的問題是：這些著名的電路，例如歐姆做實驗的電路，是不是模擬電路?你可以選擇“是”，也可以選擇“否”。有些人選擇“是”。他們選擇“是”的理由是：歐姆實驗中的電動勢電流等都是可以連續變化的，當然這是模擬電路。此論言之有理。

選擇了“是”，那么沒有一個電路不是模擬電路，包括數字電路在內。選擇“是”的人認為數字電路只是模擬電路的一部分，用數學語言說，數字電路是模擬電路的一個真子集。不過，既然所有的電路都是模擬電路，又何必在電路前面加上“模擬”二字呢?

還有一些人選擇“否”。他們選擇“否”的理由是：模擬和數字是對信號而言的。處理模擬信號的電路就是模擬電路，處理數字信號的電路就是數字電路，不處理信號的電路那就既不是模擬電路也不是數字電路。此論也言之有理。不過，這樣一來，“模擬是數字的基礎”就不成立了。世界上第一個處理信號的電路是1837年莫理斯發明的電報——有線電報。眾所周知，電報是由導線中電流“有”和“無”來傳輸信號的，所以電報毫無疑問是數字電路。數字電路的發明比第一個模擬電路——貝爾于1876年發明的電話早了差不多40年。

忽然又想到，電報不僅是數字電路，而且電報是串行傳輸信號的——只有一條線，電報還是異步的——沒有同步信號，所以電報還是第一個異步串行口。千萬別以為有了計算機之后才有異步串行口，早在計算機之前，甚至愛迪生發明電燈之前，甚至西門子發明發電機之前，就有了同步串行口了。

有沒有既是模擬又是數字的信號?我們都知道，兩臺計算機要通過電話線傳遞信息，需要用調制解調器。發送的一方用調制器，接收的一方用解調器。調制解調器在電話線上傳送的信號，用示波器看，雖然有些歪歪扭扭，大體上看著和正弦波差不太多(調相)，這應該說是模擬信號?？墒?，它是離散取值的，就是說，是數字信號。倒底是什么，我也拿不準。

這里討論的模擬與數字的關系問題涉及了三個內容：

A。硬件電路的自然屬性

B。模擬電路的分類及屬性

C。數字電路的分類及屬性

對于A，電路的材料取自于自然界，無論是天然的材料還是人工改造的器件，其特性都是遵循自然規律的。當電路工作時，被利用的材料、器件等并不知道自己在為什么目的工作，只是按照自身的特性對外界的變化產生反應。無論是歐姆原理的實驗電路還是集成電路，也無論產生的結果是線性的還是非線性的、連續的還是脈沖的、周期的還是非周期的，等等，它們的反應靠的是硬件電路的自然屬性，不管人們主觀上將它們歸于哪類。變化的連續性是它們的共性，也是自然界物理量的共性。

與客觀的自然屬性相對照的是主觀的分類。C是主觀分類的結果，B是C的對照物，也是主觀分類的結果。B和C必須同時存在，并且都是以A的全部或者部分為依托的。

在主觀分類上，以脈沖電路為例，不少人把它劃入數字電路，因為數字電路大量地用到脈沖電路。但是如果我的目的是要產生一個或者數個有一定指標要求的脈沖，比如指標有脈沖寬度、高度、沿的上升速率、下降速率、過沖，等等，對這些電量的控制，你是考慮它的電特性還是比如0、1的數字特性?顯然，這些量和控制手段跟數字內容是沾不上邊的。脈沖電路可以是模擬的。

當脈沖屬于數字量時，需要人為地對其賦予某些含義，比如“有”或“無”，“0”或“1”等。對這類電路類別的劃分，我還是持以前的觀點：當你關注數字量時，該電路為數字電路;當你關注電量時，該電路為模擬的-我中有你。關注電量的例子有：信號的完整性、消除阻尼振蕩、信號的延時、干擾，等等。

作為數字電路對照面的模擬電路B，它不需要象數字電路那樣對其結果賦予額外的含義，其結果是電路自然屬性使然。也就是說，B與A之間有著天然的聯系。這樣，在給“A和B歸于同類”找到理由的同時，也給忽視兩者的區別打下了基礎。

在當今復雜的調制、解調技術和電路中，輸入、輸出可以各是、或者同是數字量，中間處理過程中量的性質是難以用波形來區分的，僅用輸入、輸出是否為數字量來區分這些電路是否屬于數字電路會是行不通的。由此有“混合信號、混合電路”一說?！盎旌稀笔菍ι鲜黾償底中再|的否定，言外之意，被否定的部分屬于模擬。如果先把混合電路的內容排除在外，模擬與數字討論的結果可能會清晰一些。

A是不依賴于主觀(B、C)的客觀存在;B和C是建立在A上的主觀產物，B和C對照共存;B和A因其自然屬性而存在著天然的聯系;客體上B可以全部接納A，兩者的區別就在于各自的主、客觀屬性上。

事實上，典型的模擬電路并不是連續的。如反饋放大器，由于放大器本身的放大倍數有限，從而有了最小靈敏度的問題，既然有了最小靈敏度的問題，那么就說明它不是連續的?，F在產業論壇有個帖子說他的溫度測量(-2～35)℃達到±0.02 ℃的準確度(精度)。這個問題還不能單單從它給的結果來說，如果所謂的±0.02 ℃對應的模擬信號電平梯度小于放大器的最小靈敏度，那么，它的結果顯然是用了普通人不易識破的障眼法----軟件擬合。不要輕易給騙過去了。

模擬電路，我想并不是因為脈沖的存在就說它是數字電路。如同樓上各位講的開關電源、脈沖寬度調整等等。數字電路必須賦予它數字意義，不然，談不上數字電路。脫離數字意義談數字電路，似乎沒有什么價值。數字電路的本質是模擬電路的脈沖電路，當脈沖賦予數字意義時，才稱為數字電路。

講到數字電路，必然涉及邏輯判斷的問題。涉及判斷問題自然涉及模擬電路。這下，邏輯電路算不算數字電路呢?還是一言難盡。我通常認為，數字電路是簡化了的模擬電路，數字電路必須溶入到模擬電路中才能正常工作，數字電路只需關心邏輯標準，不必關心傳統意義上的連續不連續的問題。而判斷一個電平是否革命既定的邏輯標準，必須由模擬電路來實現，亦即判斷一個信號是不是符合數字邏輯的標準，完全是模擬上的問題。這就更加證明了，數字電路只是對于信號的意義而言，決不是對于信號的波形而言。

“模擬電路”的叫法，據網上的搜索，是出于電路用電量對物理量的模擬。但是當把這種性質的電路與數字應用電路進行對比，并因此將電路從硬件上分為模擬和數字兩類時，探討模擬與數字更深層性質的區別就是不可避免的了，模擬的含義也因此將覆蓋更廣泛的電路而脫離原始電路的局限。目前看來，不統一在于基于現有硬件分類的解釋和基于硬件不可分類的解釋。而后者是更接近底層性質的表達。要統一，就需要聚焦在最基本的性質上，現有的硬件分類就不一定合適了。