模擬電路的概述以及與數字電路之間的區別

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模擬電路的概述以及與數字電路之間的區別

快點PCB 發表於 2020-01-06 15:21:54

（文章來源：快點PCB）

模擬電路是指用來對模擬信號（指連續變化的電信號）進行傳輸、變換、處理、放大、測量和顯示等工作的電路。它是電子電路的基礎，主要包括放大電路、信號運算和處理電路、振蕩電路、調製和解調電路及電源等。無論是學習硬體設計，還是其中的高速PCB設計，模擬電路都是大家需要掌握的必備知識。

模電本身是一個非常複雜的學科，而模電課程只是其中最基礎的東西。模擬電路（Analog Circuit）的含義是處理模擬信號的電子電路。自然界中絕大多數信號都是模擬信號，它們有連續的幅度值，比如說話時的聲音信號。

模擬電路可以對這樣的信號直接處理（當然需要先轉換成電信號），比如功放能放大聲音信號，廣播電臺能將模擬的聲音信號、圖像信號進行發送。甚至可以認為，所有電路的基礎都是模擬電路（即使是數字電路，其底層原理也是基於模擬電路的）。其重要性不言而喻。由於數字電路、可編程器件的迅速發展，體現了很多優越特性。很多電子設備都慢慢數位化，但始終還是離不開模擬電路。

目前模擬電路中最重要的器件，則非半導體器件莫屬。最基本和常用的半導體器件有二極體、三極體、場效應管和運算放大器。二極體的作用很多，如普通二極體可用於整流，發光二極體可用於指示燈和照明，穩壓管可進行穩壓，變容二極體可用來進行信號調製等。模電課程中，涉及到二極體的部分相對比較簡單，而場效應管的很多特性類似三極體，所以常以三極體或運放為主體進行講解。

模擬電路是處理模擬信號的電路；數字電路是處理數位訊號的電路。

模擬信號是關於時間的函數，是一個連續變化的量，數位訊號則是離散的量。因為所有的電子系統都是要以具體的電子器件，電子線路為載體的，在一個信號處理中，信號的採集，信號的恢復都是模擬信號，只有中間部分信號的處理是數字處理。具體的說模擬電路主要處理模擬信號，不隨時間變化，時間域和值域上均連續的信號，如語音信號。而數位訊號則相反，是變化的，數位訊號的處理包括信號的採樣，信號的量化，信號的編碼。

舉個簡單的例子：要想從遠方傳過來一段由小變大的聲音，用調幅、模擬信號進行傳輸（相應的應採用模擬電路），那麼在傳輸過程中的信號的幅度就會越來越大，因為它是在用電信號的幅度特性來模擬聲音的強弱特性。

但是如果採用數位訊號傳輸，就要採用一種編碼，每一級聲音大小對應一種編碼，在聲音輸入端，每採一次樣，就將對應的編碼傳輸出去。可見無論把聲音分多少級，無論採樣頻率有多高，對於原始的聲音來說，這種方式還是存在損失。不過，這種損失可以通過加高採樣頻率來彌補，理論上採樣頻率大於原始信號的頻率的兩倍就可以完全還原了。

數字電路的電平都是符合標準的，模擬電路就沒有這樣的要求了。關於模擬電路的10個小常識：1、高頻電路中，必須考慮PN結電容的影響（正向偏置為擴散電容，反相偏置為勢壘電容）。

2、在高密度的場合下，由於收發信號挨在一起，很容易發生串擾，這在布線時要遵守3W原則，即相鄰PCB走線的中心線間距要大於PCB線寬的3倍。在插卡設備，接插件連接的位置，要有許多接地針，提供良好的射頻迴路。3、去耦電容：輸出信號電容接地，濾掉信號的高頻雜波。旁路電容：輸入信號電容接地，濾掉信號的高頻雜波。交流信號針對這兩種電容處理為短路。

4、二極體在從正偏轉換到反偏的時候，會出現較大的反向恢復電流從陰極流向陽極，其反向電流先上升到峰值，然後下降到零。5、差分式放大電路只放大差模信號，抑制共模信號。利用這個特性，可以很好的抑制溫度等外界因素的變化對電路性能的影響。具體的性能指標：共模抑制比Kcmr。

6、放大電路的幹擾：1、將電源遠離放大電路2、輸入級屏蔽3、直流電源電壓波動（採用穩壓電源，輸入和輸出加上濾波電容）。7、電壓、電流反饋判定方法：輸出短路法，設RL=0，如果反饋信號不存在，為電壓反饋，反之，則為電流反饋。

8、串聯、並聯反饋的判定方法：反饋信號與輸入信號的求和方式，若為電壓形式，則為串聯反饋，若為電流形式，則為並聯反饋。9、電接口設計中，反射衰減通常在高頻情況下變差，這是因為帶損耗的傳輸線反射同頻率相關，這種情況下，儘量縮短PCB走線就顯得異常重要。10、負反饋放大電路的四種組態：電壓串聯負反饋（穩定輸出電壓），電壓並聯負反饋，電流串聯負反饋（穩定輸出電流），電流並聯負反饋。
       （責任編輯：fqj）

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