最根本的區別:
模擬電路處理的則是連續變化量,不僅要考察有無,還要考察“高低”與“多少”。
數字電路處理的是“數字信號”,只需要考察信號的“有”和“無”即可,這兩個狀態代表邏輯中的是和非,或者二進制數字中的0和1。
一個實例,四個關鍵點,更深層次說說兩者的區別:
量化:模擬電路就是,去菜市場買半斤豬肉,小販一切一稱就賣給你了;數字電路就是,小販說對不起我們只有1斤這種規格的賣,你要么不買要么買1斤。
模數轉換:模擬電路就是,你錢包有RMB,豬肉也是按照RMB標價的;數字電路就是,你錢包里只有一些大大小小的金塊,小販說對不起,我們不收金塊,你得去找地方換。
數字信號抗擾性高:模擬電路就是,你要把半斤豬肉帶回家,一路上漫天都飛著蒼蠅,這些蒼蠅要么來從你的豬肉上啃下來一小塊,要么還給你送來一小塊粘在上面,回家一看,半斤豬肉要么變成了六兩要么變成了四兩;數字電路就是,你要把被迫買的1斤豬肉帶回家,同時你也學會了小販的風格,跟蒼蠅說,你要么把整塊豬肉都拿走,要么拿整塊豬肉來,蒼蠅照做了,但是蒼蠅體力有限,回家發現買的1斤豬肉沒多也沒少。
模擬信號和數字信號處理器件不同,數字信號處理更靈活多變:模擬電路就是,你想把豬肉做成臘肉放起來,于是用鹽腌上,往罐子里一放就搞定了;數字電路就是,你發現居然還要用加法器來加鹽,然后要用存儲器來放腌肉,同時你發現同樣是加鹽,你可以選擇帶不帶進位,同樣是存儲,你可以選擇永久存儲或者睡一覺醒來腌肉就不見了的存儲方法,于是你腦洞很大的開發了很多種腌肉的方法。
如何將模擬信號轉換成數字信號呢
在開發設計過程中,我們用到的開發板是數字電路,只能對輸入的數字信號進行處理。但是往往我們檢測到的物理量都是模擬的,這些模擬量可以通過傳感器變成與之對應的數字量,這樣單片機才能做出正確的判斷和反映。比如手指滑到屏幕,屏幕感受到的是一個模擬量,經過傳感器測量——一個重要的模數轉換之后,屏幕會亮或者關掉某個程序。
有很多半導體廠商都有非常多的模數轉換的芯片產品,比如有積分型的、逐次逼近型的、并行/串行比較型的。
從模擬到數字的轉換,必須要經過采樣、保持、量化與編碼幾個過程。簡化版的內部工作過程:
選擇模數轉換芯片的注意事項
對于系統來說我們在選擇模數轉換芯片的時候,主要關注的幾點是:
①模數轉換的位數:一個n位的ADC表示這個ADC共有2的n次方個刻度。8位的ADC,輸出的是從0~255一共256個數字量,也就是2的8次方個數據刻度。就是說一個連續的信號會被分割成256個0,1來表示。
②基準源:也叫基準電壓,是ADC的一個重要指標,要想把輸入ADC的信號測量準確,那么基準源首先要準,基準源的偏差會直接導致轉換結果的偏差。
③分辨率:分辨率是數字量變化一個最小刻度時,模擬信號的變化量,定義為滿刻度量程與2n-1的比值。假定5.10V的電壓系統,使用8位的ADC進行測量,那么相當于0~255一共256個刻度把5.10V平均分成了255份,那么分辨率就是5.10/255=0.02V。
④轉換速率:每s能進行采樣轉換的最大次數,單位是sps,有毫秒級、微秒級、納秒級的。
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