【導讀】xinhaoshijiangshujucongyigexitonghuowangluochuanshudaolingyixitonghuowangluodediancihuodianliu。zaidianzishebeizhong
，xinhaotongchangshisuishijianbianhuadedianya，yeshixiedaixinxidediancibo，dangranyekeyishidianliudengqitaxingshi。dianzishebeizhongshiyongdexinhaozhuyaoyouliangzhongleixing：模擬信號和數字信號。本文將討論模擬信號與數字信號的特性、用途
、優缺點以及典型應用。

模擬信號

模擬信號會隨時間變化，而且通常被限製在一個範圍內（例如+ 12V至-12V）。danzaizhegelianxudefanweinei，tahuiyouwuxianduogezhi。monixinhaoshiyongjiezhidegeidingshuxinglaichuandixinhaoxinxi，lirutongguodianxianlaichuandidian。zaidianxinhaozhong
，yongxinhaodebutongdianya、電流或頻率來表達信息。模擬信號通常用於反應光線、聲音、溫度、位置
、壓力或其他物理現象的變化。

繪製電壓與時間的關係圖，我們會發現模擬信號會產生平滑而連續的曲線
，不會產生任何離散變化（請參見圖1）。

圖1: 模擬信號

數字信號

數shu字zi信xin號hao則ze將jiang數shu據ju表biao示shi為wei一yi連lian串chuan離li散san的de值zhi。在zai給gei定ding時shi間jian內nei，數shu字zi信xin號hao隻zhi能neng從cong有you限xian的de一yi組zu可ke能neng值zhi中zhong選xuan取qu一yi個ge值zhi。采cai用yong數shu字zi信xin號hao，物wu理li量liang表biao達da的de信xin息xi可ke能neng有you很hen多duo種zhong：

•可變電流或電壓

•電磁場的相位或極化

•聲壓

•磁存儲介質的磁化

數字信號用於所有的數字電子設備中
，包括計算設備和數據傳輸設備。在電壓與時間的關係圖中
，數字信號通常為0或VCC（如1.8V
、3.3V或5V））兩值之一（見圖2）。

模擬電子設備

大多數基本電子元件（電阻
、電容、電感、二極管、晶體管和運算放大器）本質上都是模擬組件。由這些元件組合而成的電路為模擬電路（參見圖3）。

圖3: 模擬電路

模mo擬ni電dian路lu可ke以yi是shi多duo個ge組zu件jian的de複fu雜za設she計ji
，也ye可ke以yi很hen簡jian單dan
，例li如ru兩liang個ge電dian阻zu就jiu可ke以yi構gou成cheng一yi個ge分fen壓ya器qi。通tong常chang


，與yu實shi現xian相xiang同tong任ren務wu的de數shu字zi電dian路lu相xiang比bi
，模mo擬ni電dian路lu的de設she計ji難nan度du更geng大da。

模擬電路通常更容易產生噪聲，無論“噪聲”有多小，都會對電壓產生影響。而電壓水平的微小變化在後續處理中都會產生明顯的誤差。

模擬信號常用於使用連續信號傳遞語音、數據

、圖像、信號或視頻信息的通信係統中。根據如何適應數據以將輸入信號與載波信號組合在一起的技術，模擬傳輸分為兩種基本類型：幅度調製（AM）和頻率調製（FM）。 幅度調製調整載波信號的幅度；頻率調製調整載波信號的頻率。模擬傳輸的實現方式有很多種：

1.通過雙絞線或同軸電纜

2.通過光纜

3.通過無線電

4.通過水

jiuxiangrentishiyongyanjingheerduolaibuzhuoganguanxinxiyiyang，monidianluyeshiyongzhexiefangfayuxianshishijiejinxingjiaohu，bingyidianzifangshizhunquedibuzhuohechulizhexiexinhao。

MPS提供了多種模擬IC和組件
，例如采用超小尺寸1.5mmx2mm QFN封裝的低靜態電流同步降壓變換器MP2322。

數字電子設備

數字電路可以實現邏輯門或更複雜的數字集成電路。這類集成電路在電路圖中表示為帶延伸引腳的矩形（請參見圖4）。

圖4: 數字電路

數字電路通常采用二進製方案。所有數據值僅由兩個狀態（0和1）來表示，較大的數值可以由二進製比特組來表示。例如，在1比特係統中，0表示數據值0，而1表示數據值1
；但在2比特係統中，00表示0，01表示1，10表示2
，11表示3；在16比特係統中可以表示的最大數字為216
，即65,536。這些比特組可以被捕獲為一連串的連續比特位或一條並行總線，從而輕鬆處理大量數據流。

與yu模mo擬ni電dian路lu不bu同tong，最zui有you用yong的de數shu字zi電dian路lu是shi同tong步bu的de，這zhe意yi味wei著zhe它ta需xu要yao一yi個ge參can考kao時shi鍾zhong來lai協xie調tiao多duo個ge電dian路lu模mo塊kuai的de操cao作zuo，也ye因yin此ci，電dian路lu模mo塊kuai是shi以yi可ke預yu測ce的de方fang式shi運yun行xing的de。模mo擬ni電dian子zi設she備bei則ze為wei異yi步bu運yun行xing
，這zhe意yi味wei著zhe它ta們men會hui在zai信xin號hao到dao達da輸shu入ru時shi再zai對dui其qi進jin行xing處chu理li。

大多數數字電路使用數字處理器來處理數據。數字處理器可以是簡單的微控製器（MCU）或更加複雜的數字信號處理器（DSP）。DSP可以濾波和處理大數據流，例如視頻。

數字信號在通信係統中很常見。在通信係統中，數字信號通過點對點或點對多點傳輸通道（例如銅線、光纖、無線通信介質、存儲介質或計算機總線）來傳輸數據。傳輸的數據被表示為電磁信號
，如微波
、無線電波、電壓或紅外信號。

通常情況下，數字電路更易於設計，但與實現相同任務的模擬電路相比，其成本也更高。

MPS提供的數字設備包括MP2886A，這是一款數字多相PWM控製器
，其PWM-VID接口與英偉達Open VReg規範兼容。

模數（ADC）和數模（DAC）信號轉換

很hen多duo係xi統tong都dou必bi須xu同tong時shi處chu理li模mo擬ni信xin號hao和he數shu字zi信xin號hao。在zai通tong信xin係xi統tong中zhong使shi用yong模mo擬ni信xin號hao很hen常chang見jian，模mo擬ni信xin號hao充chong當dang著zhe傳chuan輸shu介jie質zhi發fa送song和he接jie收shou信xin息xi的de接jie口kou。這zhe些xie模mo擬ni信xin號hao被bei轉zhuan換huan為wei數shu字zi信xin號hao，以yi對dui信xin息xi進jin行xing濾lv波bo、處理和存儲。

圖5顯示了通信係統的通用架構，其中RF模擬前端（AFE）全部由模擬模塊組成
，用來放大、濾波和增益模擬信號。而數字信號處理器（DSP）負責信息的濾波和處理。為了將信號從模擬子係統轉換為接收路徑（RX）中的數字子係統，這裏用到了一個模數轉換器（ADC）
；而將信號從數字子係統轉換為傳輸路徑（TX）中的模擬子係統
，又用到了數模轉換器（DAC）。

圖5: 模擬子係統和數字子係統組成的通信係統

數字信號處理器（DSP）是專門用於執行數字信號處理操作的微處理器芯片。它采用MOSFET集成電路芯片製成，廣泛應用於音頻信號處理、電信
、數字圖像處理
、高清電視產品、移動電話等常見的消費電子設備，以及很多其他重要的應用。

DSP用於測量、濾波或壓縮真實的連續模擬信號。專用DSP通常具有較高的功率效率
，因此非常適合功耗要求苛刻的便攜式設備。大多數通用微處理器都能夠執行數字信號處理算法。

ADC操作

模數轉換（ADC）的過程如圖6所示。其輸入為模擬信號，通過采樣保持（S / H）電路對其進行處理
，創建該信號的近似數字表示。信號幅度不再是無限值，而是根據ADC分辨率“量化”而成的離散值。具有較高分辨率的ADC將具有更精細的步長
，並且能更準確地表達輸入模擬信號。ADC的最後一級將數字化信號編碼為代表模擬信號幅度的二進製比特流。現在
，數字輸出就可以在數字域中進行處理了。

圖6: 完成模擬-數字信號轉換的ADC典型結構

DAC操作

DAC提供反向操作。DAC的輸入是來自數字子係統的二進製數據流
，它輸出的離散值可近似為模擬信號。DAC分辨率越高
，輸出信號也會更加接近真實的、平滑連續的模擬信號（見圖7）。在模擬信號鏈中通常還有一個後置濾波器，用於進一步平滑波形。

圖7: 完成數字-模擬信號轉換的6位DAC

如上所述，當前的很多係統都使用“混合信號”
，這意味著它們同時依賴模擬子係統和數字子係統。這些解決方案將需要ADC和DAC來完成兩個域之間的信息轉換。

數字信號與模擬信號的優缺點

與大多數工程話題一樣
，模擬信號和數字信號也各有利弊。特定應用、性能要求、傳輸介質和操作環境決定了應采用模擬信令還是數字信令，或二者都用。

數字信號的優缺點

使用數字信號（包括數字信號處理DSP和通信係統）的優勢如下：

•數字信號能夠以更小的噪聲、失真和幹擾傳遞信息。

•數字電路能夠以較低成本更容易地大量複製。

•數字信號處理更加靈活
，因為通過數字可編程係統可以改動DSP的操作。

•數字信號處理更加安全
，因為數字信息可以被輕鬆加密和壓縮。

•數字係統更加精確，而且通過錯誤檢測和校正代碼可以降低錯誤發生的幾率。

•數字信號可以通過半導體芯片輕鬆存儲在任何磁性介質或光學介質上。

•數字信號可以遠距離傳輸。

使用數字信號（包括數字信號處理DSP和通信係統）的缺點如下：

•與傳輸相同信息的模擬通信相比，數字通信需要更高的帶寬。

•DSP以更高速率處理信號，而且包含更多上層內部硬件資源，這將導致更高的功耗
；而模擬信號處理因為包含消耗更少能量的無源組件，所以功耗相對較低。

•數字係統和處理通常更為複雜。

模擬信號的優缺點

使用模擬信號（包括模擬信號處理ASP和通信係統）的優勢如下所述：

•模擬信號更易於處理。

•模擬信號最適合音頻和視頻傳輸。

•模擬信號具有更高的密度，並且可以提供更精細的信息。

•模擬信號需要的帶寬比數字信號少。

•模擬信號可以更準確地表達物理現象的變化，例如聲音
、光線、溫度
、位置或壓力。

•模擬通信係統的電氣容差敏感度較低。

使用模擬信號（包括模擬信號處理ASP和通信係統）的缺點如下：

•長距離數據傳輸時可能會產生意外信號幹擾。

•模擬信號易產生損耗。

•與抗擾性較高的數字信號相比，模擬信號更易受噪聲和失真的影響。

•相比數字信號，模擬信號的信號質量較低。

模擬信號和數字信號的係統與應用

傳統的音頻和通信係統均使用模擬信號。但是，除了帶寬效率不斷提高，芯片工藝技術、數字信號處理能力、編碼算法和加密要求也不斷進步，傳統音頻和通信係統也開始數字化。在很多應用中
，模擬信號仍具有傳統的用途或優勢。與現實信號（例如聲音、光、溫度和壓力）有關聯的大多數係統都使用模擬接口來捕獲或傳輸信息。下麵列出了部分模擬信號應用：

•錄音和複製

•溫度傳感器

•圖像傳感器

•無線電信號

•電話

•控製係統 

MPS提供了廣泛的模擬器件組合
，包括MP2322, MP8714, MP2145,和MP8712.

盡管許多原始的通信係統仍使用模擬信號（如電話），但因為數字信號所具有的抗噪性、加密能力、帶寬效率以及利用中繼器實現長距離傳輸的能力
，最新的技術都采用了數字信號。下麵列出了一些數字信號應用：

•通信係統（寬帶、蜂窩）

•網絡和數據通信

•用於實現可編程性的數字接口

要了解MPS數字器件的更多信息，請訪問 MP2886A, MP8847, MP8868, MP8869S, and MP5416，

結論

benwenjieshaolemonixinhaoheshuzixinhaodeyixiejibengainian
，yijitamenzaidianzishebeizhongdeyongtu。xianran

，meizhongjishudouyouqiyouquedian，lejieyingyongxuqiuhexingnengxuqiujiangbangzhuninzuochuzuijiaxuanze。

來源：MPS

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