模拟电子
模拟电子(美国英语:模拟电子设备)是具有连续可变信号的电子系统,与数字电子设备相比,信号通常仅占两个级别。该术语模拟描述了代表信号的信号与电流或电流之间的比例关系。模拟一词源自希腊语单词ανάλογοςaalogos ,含义是比例的。
类比信号
模拟信号使用介质的某些属性传达信号的信息。例如,一个型晴雨表使用针头在收缩和扩展盒子顶部的角度作为信号,以传达大气压力变化的信息。电信号可以通过更改其电压,电流,频率或总电荷来表示信息。信息从其他物理形式(例如声音,光,温度,压力,位置)转换为传感器,该传感器将一种能量转换为另一种能量(例如麦克风)。
信号从给定范围内获取任何值,每个唯一的信号值代表不同的信息。信号的任何变化都是有意义的,信号的每个级别代表其代表的现象的不同级别。例如,假设信号用于表示温度,其中一个伏表示一个度摄氏度。在这样的系统中,10伏代表10度,10.1伏表示10.1度。
传达模拟信号的另一种方法是使用调制。在此中,某些基本载波信号的特性之一已改变:振幅调制(AM)涉及通过源信息,频率调制(FM)改变正弦电压波形的幅度。还使用了其他技术,例如相位调制或更改载体信号的相位。
在模拟声音记录中,撞击麦克风的声音的压力变化会在经过它的电流或跨它的电压上产生相应的变化。声音体积的增加会导致电流或电压的波动成比例地增加,同时保持相同的波形或形状。
固有的噪音
模拟系统总是包括随机干扰或变化的噪声,其中一些是由原子颗粒的随机热振动引起的。由于模拟信号的所有变化都是显著的,因此任何干扰等同于原始信号的变化,因此如噪声而显示。随着信号被复制和重新填充或在长距离内传播,这些随机变化变得更加显著并导致信号降解。其他噪声来源可能包括来自其他信号或设计较差的组件的串扰。这些干扰通过屏蔽和使用低噪声放大器(LNA)降低。
模拟与数字电子

由于该信息在模拟和数字电子设备中的编码不同,因此信号的处理方式因此不同。可以在数字域中重复的所有操作,例如放大,过滤,限制和其他操作。每个数字电路也是一个模拟电路,因为可以使用模拟电路规则来解释任何数字电路的行为。
微电子的使用使数字设备便宜且广泛可用。
噪音
噪声对模拟电路的影响是噪声水平的函数。噪声水平越大,模拟信号受到干扰的越多,慢慢变得越来越不可用。因此,据说模拟信号“优雅地失败”。模拟信号仍然可以包含具有很高噪音的可理解信息。另一方面,在达到一定的阈值之前,数字电路根本不会受到噪声的影响,此时它们会灾难性地失败。对于数字电信,可以使用错误检测和校正编码方案和算法来增加噪声阈值。然而,链接发生灾难性故障仍然存在。
在数字电子设备中,由于信息已量化,只要信号停留在一系列值之内,它代表相同的信息。在数字电路中,该信号在每个逻辑门处被再生,从而减少或消除噪声。在模拟电路中,可以使用放大器再生信号损失。但是,噪声在整个系统中都是累积的,放大器本身将根据其噪声图添加噪声。
精确
许多因素会影响信号的精确程度,主要是原始信号中存在的噪声以及通过处理添加的噪声(请参阅信号噪声比)。基本的物理极限,例如组件中的射击噪声限制了模拟信号的分辨率。在数字电子中,通过使用其他数字表示信号获得了其他精度。数字数量的实际限制取决于类似物到数字转换器(ADC)的性能,因为通常可以执行数字操作而不会损失精确度。 ADC采用模拟信号并将其更改为一系列二进制数。 ADC可用于简单的数字显示设备,例如,温度计或光仪,但也可以用于数字声音录制和数据采集中。但是,使用数字化转换器(DAC)将数字信号更改为模拟信号。 DAC采用一系列二进制数,并将其转换为模拟信号。通常,在运算放大器的增益控制系统中找到一个DAC,进而可以用于控制数字放大器和过滤器。
设计难度
模拟电路通常更难设计,需要比可比的数字系统更多的技能才能概念化。模拟电路通常是手工设计的,因为该应用程序是在硬件中内置的。另一方面,数字硬件在应用程序之间具有很大的通用性,并且可以以标准化的形式进行大量生产。硬件设计主要由重复的相同块组成,设计过程可以高度自动化。这是数字系统比模拟设备更普遍的主要原因之一。但是,数字硬件的应用是软件/固件的函数,创建此功能仍然很大程度上是一个劳动密集的过程。自2000年代初以来,就开发了一些平台,可以使用软件来定义模拟设计 - 可以更快地制作原型。此外,如果数字电子设备要与现实世界进行交互,它将始终需要模拟界面。例如,每个数字无线电接收器都有一个模拟前置放大器作为接收链中的第一阶段。
软件电路模拟器(例如Spice)的出现,模拟电路的设计极大地缓解了。 IBM在1970年代开发了自己的内部模拟器ASTAP ,该模拟器使用了不寻常的(与其他模拟器)稀疏矩阵的电路分析方法。
电路分类
模拟电路可以完全被动,由电阻器,电容器和电感器组成。活动电路还包含活性元素,例如晶体管。传统电路是由集团元素(即离散组件)构建的。但是,另一种是通过传输线构建的分布式元素电路。
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