搞电子必学知识，模电原来这么简单之数电模电那点事

对于数电模电这两门功课，在大学课堂中有的学校先数后模有的先模后数，当然也有的同时开设。其实爱好电子技术的小伙伴们，我给大家的建议是先学习模电再学习数电，所以我更文也是先来更新模电再更新数电的。这是有其中的缘由的，数电重点是对一些元器件的认知理解，而先学习模电能够更好的对数电的内部结构原理得到了解，这样学习起数电来就更容易上手了，下面我们来开始今天的学习吧，今天是学习的第一节，预备昨天更的文章内容主要讲了，如何学习模电，重点介绍了5个学习方法，大家有兴趣的话可以去我主页看。（浏览一遍，点赞评论再去，感谢了，要不机器就认定我的文章质量低，很容易被打压）

模电到底是什么？

模电的定义为，信号在时间和数值上都是连续变化的信号。只看原理是枯燥无味的，我们通过听音乐的方式来理解它，听音乐以前是通过塑料唱片来听的，这种唱片中记录的信号随着畅轴的转动引起唱针的振动而发出不同的声音。如图我们把时间设为X轴，数值设置成Y轴，随着时间的变化，Y轴的数值也不断变化着，而每一个时间点都对应着一个数值，整体形成了一曲线。

数电到底是什么？

数电其实就是以二进制为表现，0和1是数电的全部数值，图最为直观下面请看图吧。

模拟电路与数字电路之间的区别

模拟电路是处理模拟信号的电路；数字电路是处理数字信号的电路。模拟信号是关于时间的函数，是一个连续变化的量，数字信号则是离散的量。因为所有的电子系统都是要以具体的电子器件，电子线路为载体的，在一个信号处理中，信号的采集，信号的恢复都是模拟信号，只有中间部分信号的处理是数字处理。具体的说模拟电路主要处理模拟信号，不随时间变化，时间域和值域上均连续的信号，如语音信号。而数字信号则相反，是变化的，数字信号的处理包括信号的采样，信号的量化，信号的编码。举个简单的例子：要想从远方传过来一段由小变大的声音，用调幅、模拟信号进行传输(相应的应采用模拟电路)，那么在传输过程中的信号的幅度就会越来越大，因为它是在用电信号的幅度特性来模拟声音的强弱特性。但是如果采用数字信号传输，就要采用一种编码，每一级声音大小对应一种编码，在声音输入端，每采一次样，就将对应的编码传输出去。可见无论把声音分多少级，无论采样频率有多高，对于原始的声音来说，这种方式还是存在损失。不过，这种损失可以通过加高采样频率来弥补，理论上采样频率大于原始信号的频率的两倍就可以完全还原了。数字电路的电平都是符合标准的，模拟电路就没有这样的要求了。

模拟电路和数字电路之间的联系

摸拟电路是为数字电路供给电源而又完成执行机构的执行。在模拟电路和数字电路中，信号的表达方式不同。对模拟信号能够执行的操作，例如放大、滤波、限幅等，都可以对数字信号进行操作。事实上，所有的数字电路从根本上来说都是模拟电路，其基本电学原理，都与模拟电路相同。互补金属氧化物半导体就是由两个模拟的金属氧化物场效应管构成的，其对称、互补的结构，使它恰好能处理高低数字逻辑电平。不过，数字电路的设计目标是用来处理数字信号，如果强行引入任意模拟信号而不进行额外处理，则可能造成量化噪声。在一组离散的时间下表示信号数值的函数称为离散时间信号。因为最常遇到的离散时间信号是模拟信号在时间上以均匀(有时也以非均匀)间隔的采样。而"离散时间"与"数字"也经常用来说明同一信号。离散时间信号的一些理论也适用于数字信号。

如何实现模拟和数字电路的功能

模拟电路和数字电路它们同样是信号变化的载体，模拟电路在电路中对信号的放大和削减是通过元器件的放大特性来实现操作的，而数字电路是对信号的传输是通过开关特性来实现操作的。在模拟电路中，电压、电流、频率，周期的变化是互相制约的，而数字电路中电路中电压、电流、频率、周期的变化是离散的。模拟电路可以在大电流高电压下工作，而数字电路只是在小电压，小电流底功耗下工作，完成或产生稳定的控制信号。

应用

模拟电路几乎覆盖整个电子领域，任何一个电子线路的功能实现都会涉及到模拟电路。数字电路与数字电子技术广泛的应用于电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、航天等科学技术领域。模拟电路的设计通常比数字电路更为困难，对设计人员的水平要求更高。这也是数字电路系统比模拟电路系统更加普及的原因之一。模拟电路通常需要更多的手工运算，其设计过程的自动化程度低于数字电路。

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模电和数电有何区别和联系？

先来简要了解模电和数电的区别：

很多刚进入电子行业，自动化行业的人士对模似电子电路和数字电子电路存在一些疑惑，由其是刚进这行的人更是不明了，当然在接触变频器维修与维护时肯定要熟悉。

所谓模似电子电路实际是相对数字电子电路而言。

模电： 一般指频率在百兆HZ以下，电压在数十伏以内的模似信号以及对此信号的分析/处理及相关器件的运用。百兆HZ以上的信号属于高频电子电路范畴。百伏以上的信号属于强电或高压电范畴。

数电： 一般指通过数字逻辑和计算去分析、处理信号，数字逻辑电路的构成以及运用。

数电的输入和输出端一般由模电组成，构成数电的基本逻辑元素就是模电中三级管饱和特性和截止特性。

由于数电可大规模集成，可进行复杂的数学运算，对温度、干扰、老化等参数不敏感，因此是今后的发展方向。但现实世界中信息都是模似信息（光线、无线电、热、冷等），模电是不可能淘汰的，但就一个系统而言模电部分可能会减少。理想构成为：模似输入——AD采样（数字化）——数字处理——DA转换——模似输出。

模拟电路（Analog Circuit） ：处理模拟信号的电子电路 模拟信号：时间和幅度都连续的信号（连续的含义是在某以取值范围那可以取无穷多个数值）。

模拟电子技术的主要章节

一、半导体器件

包括半导体特性，半导体二极管，双极结性三极管，场效应三级管等

二、放大电路的基本原理和分析方法：

1.原理 单管共发射极放大电路；双极性三极管的三组态---共射 共基 共集；场效应管放大电路－－共源极放大，分压自偏压式共 源极放大，共漏极放大；多级放大。

2方法 直流通路与交流通路；静态工作点的分析；微变等效电路法；图解法等等。

三、放大电路的频率响应

单管共射放大电路的频响－－下限频率，上限频率和通频带频率失真波特图多级放大电路的频响

四、功率放大

互补对称功率放大电路—— OTL（省去输出变压器）；OCL（实用电路）

五、集成放大电路；偏置电路；差分放大电路；中间级；输出级。

六、放大电路的反馈

正反馈和负反馈；负反馈：四组态——电压串联，电压并联；电流串联；电流并联负反馈。（注意输出电阻和输入电阻的改变） 　　负反馈的分析：Af=1/F（深度负反馈时）

七、模拟信号运算电路；理想运放的特点（虚短 虚地）；比例运放（反向比例运放,同向比例运放，差分比例运放）；求和电路（反向输入求和，同向输入求和）；积分电路，微分电路；对数电路，指数电路；乘法电路，除法电路。

八、信号处理电路；有源滤波器（ 低通LPF，高通HPF。带通BPF，带阻BEF）；电压比较器（过零比较器，单限比较器,滞回比较器，双限比较器）

九、波形发生电路；正弦波振荡电路（条件，组成，分析步骤）；RC正弦波振荡电路（RC串并联网络选频特性）；LC 正弦波振荡电路 （LC并联网络选频特性电感三点式 电容三点式）；石英晶体振荡器；非正弦波振荡器（矩形波，三角波，锯齿形发生器）

十、直流电路；单相整流电路；滤波电路（电容滤波，电感滤波 ,复式滤波） ；倍压整流电路（二倍压整流电路，多倍压整压电路）；串联型直流稳压电路

数字电路

用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路称为数字电路，或数字系统。由于它具有逻辑运算和逻辑处理功能，所以又称数字逻辑电路。现代的数字电路由半导体工艺制成的若干数字集成器件构造而成。逻辑门是数字逻辑电路的基本单元。存储器是用来存储二值数据的数字电路。从整体上看，数字电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。

数字电路的特点

1、 同时具有算术运算和逻辑运算功能

数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础，使用二进制数字信号，既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算（与、或、非、判断、比较、处理等），因此极其适合于运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用。

2、 实现简单，系统可靠

以二进制作为基础的数字逻辑电路，可靠性较强。电源电压的小的波动对其没有影响，温度和工艺偏差对其工作的可靠性影响也比模拟电路小得多。

3、 集成度高，功能实现容易

集成度高，体积小，功耗低是数字电路突出的优点之一。电路的设计、维修、维护灵活方便，随着集成电路技术的高速发展，数字逻辑电路的集成度越来越高，集成电路块的功能随着小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）的发展也从元件级、器件级、部件级、板卡级上升到系统级。电路的设计组成只需采用一些标准的集成电路块单元连接而成。对于非标准的特殊电路还可以使用可编程序逻辑阵列电路，通过编程的方法实现任意的逻辑功能。

简而言之，一般模拟电路要对电阻电容、二极管、三极管等半导体器件和电路设计技术与电子调试结合密切，对电路个节点的技术工艺参数调试要求高。

一般数字电路多是逻辑门关系，大规模集成芯片的应用。

1、个人认为，在应用上两者之间最主要的差别是两者的工作逻辑不同。一般来说，数字电路设计做好数字逻辑就差不多了，----剩下和问题就交给模拟去办了。打个比方说，一个纯粹的数字电路设计完成，就是逻辑设计的完成，或者说，数字电路的设计大致上是个逻辑数学与电路程相结合的问题。但到PCB设计时，就得看你的模电功夫和耐心了。大家学习PCB设计时，可能都看到过74374之类的逻辑器件可能在布线时不一定要按照器件引脚名顺序排列去和别的电路同序连接。原因在于追求布线简练，这看上去似乎不是什么事，其实这是模拟所要解决的电磁兼容问题。为了做好这点，将原来的逻辑连接做一些修改是常有的事。从这点上看，电路设计软件分成logic(schematic)和PCB“两个部分”不无道理。

2、模电呢？ 说大了是个全局的问题(从学习上说就是基础问题)。说简单点，是个基本功问题。

数字电路的模拟“部分”可以从外围元件设计和PCB设计上得以体现。模拟则远不止于此，特别是一个系统的电磁兼容，是极其重要的。而元件间、电路板间、设备间、主控室(器)与现场间、通讯线路的电磁兼容以及外来电磁场所的干扰、系统对环境的电磁“污染”都要考虑其中，甚至雷电、静电问题也不能稍有忽略。这些都是模拟所要解决的问题。

就说单板子的装置，到了PCB设计阶段，元件间的引脚连接、排列、整体布局、散热设计、电源、强电弱电元件(功率元件与信号元件)安置、出入端口、人性化设计、机壳设计甚至多方案(备用方案)融合的考虑等等都会立马突现出来。这些问题的解决，决不是数字功夫到家就能解决的，必须建立在适当的模拟功底为基础的下进行。

3、模电的难处

在哪？上面说到了一点。模电作为全局的知识和技能与要求。不能不说的有许多边角要求，也实在有大多的边角要求你去“打扫”。这就象一家之主，什么都要你管，再烦也没有办法!!

模电大体可以认为是去解决信号与干扰之间矛盾的问题。它所要考虑的不止是电路的逻辑问题，不要解决它们之间的相互关系问题和环境条件的问题，一般也要涉及经济性和实用性的问题。

在逻辑关系上，它通常是定量的；在相互关系问题上，它通常是与干扰(电干扰、电磁干扰、温湿度干扰、漂移、绝缘<气体粉尘>、电泄漏等)做斗争的、考验人们意志的“战斗”，这恐怕是真正的难处所在。到论坛看看就知道，有多少问题是可以脱离干扰去讨论的呢？

可见，由于涉及面比较广博，要说模电难大抵如此，要成就自己的真功夫当然要下苦功夫，积累是主要的，突击的做法，难免有所缺漏。

最后，有一个关于测试的问题，这是与数字很不同的：使用标准仪器时，要求你预热xx小时后再做。这种要求也从一些方面反映出模电的某些难处，只是一般人难于碰到或少碰到罢了。

4、我的看法----不可割裂知识间的联系

时下流行的说法是“现在搞数电的比模电赚钱，搞软件的比硬件的牛”。软件与硬件的关系到个人专业与择业问题，不谈也罢。不过，不会一点软件也做不成什么好的硬件。这样的“人才”也难找。何况许多人的成就都不一定是在自己原有的专业上取得而是在知识重新取向后取得的。我个人的很大部分知识，也是被实践需要“逼”出来的。各位可有同感？

说“搞数电的比模电赚钱”，倒是一种误会。 到如今，哪个人只会模电也就大大制约自己用武之地了----发展空间非常有限。同样，只会数电，怎样设计出好的板子来，实在难以想象。

个人认为，模电---数电---软件，在大多数人身上，都是一体的，不可割裂看待。在学习阶段，不要随意偏废。以防实际需要时束手无策。至于如何侧重，实际情况非常复杂，就不说了。

模拟，数字就好像是一个人的两条腿，你说少了那条走路舒服？ 我的想法是模拟数字都上，“全面发展“。当然会有人说这是“鱼和熊掌兼得了，不实际。”如果非要在两者之间作个选择的话，我认为不要以哪个更重要为判断的准则，而是一个人的经历兴趣来挑选。

模拟和数字都是有发展方向的。模拟上，现在的模拟集成电路已经达到了相当高的水平，其各项电器性能均达到了实用程度，相信以后的模拟集成电路会大展异彩。众所周知，模拟人才要靠实践经验的积累，而现在的学生模拟电子线路方面都很差（比于数字电路），所以这方面的人才很受欢迎，需要提及的在甚高频，微波更高频率方面的人才就更缺乏了，这在全球都是。所以如果能在这方面有所成就，嗯？！！！

数字方面，大规模，超大规模集成电路技术的不断完善使得数字电路在现代电子系统的比重越来越大，数字电路建立了根本是信号的数字处理，这门学科现在发展的很快，随之，数字电路的设计理念也日新月异，可以说现在设备之间的竞争很大程度上就是其数字处理能力的抗衡，是数电工程师在推动系统的变迁，他们是系统的核心竞争力量。现在的超大规模集成芯片已经向系统级芯片的方向发展，FPGA以经可以达到ASIC的水平（如XILINX的V2 pro），所以工程师们有了更大发挥空间。说句半玩笑的话，一旦实现软件无线电，模电的工程师就可以下岗了。

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