數(shù)電模電

數(shù)電與模電的區(qū)別和聯(lián)系

從物理量的角度來區(qū)分

模電: 一般指頻率在百兆HZ以下,電壓在數(shù)十伏以內(nèi)的模似信號以及對此信號的分析/處理及相關(guān)器件的運用.百兆HZ以上的信號屬于高頻電子電路范疇.百伏以上的信號屬于強電或高壓電范疇.

數(shù)電: 一般對頻率沒有固定要求,就電壓而言,一般在0~5v左右.其中關(guān)于數(shù)字電路的高低電平的分類有很多不同的標(biāo)準(zhǔn),需要根據(jù)實際需要或理論需要進(jìn)行選取.

數(shù)字電路的高低電平的幾種分法

傳統(tǒng)生產(chǎn)中,大家根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)出0~0.25v作為低電平(用0表示),3.5~5v作為高電平(用1表示)具有較好的表現(xiàn).

理想情況下,<1/2電源電壓位低電平,>1/2電源電壓位高電平.(但實際生活生產(chǎn)中一般不能達(dá)到理論標(biāo)準(zhǔn),如輸入的電源電壓在1/2的時候出現(xiàn)了一些干擾/噪聲,就會導(dǎo)致較大的錯誤 -> 不能判斷一個信號會偏向高低電平的那一邊,難以修正錯誤結(jié)果)

現(xiàn)在一個比較通用的經(jīng)驗原則是選取0~1/3電源電壓作為低電平,2/3~電源電壓作為高電平

從概念/定義來區(qū)分(概述)

模電: 處理模擬信號(時間和幅度都連續(xù)的信號,可以理解為圖像連續(xù))的電子電路;

數(shù)電: 一般稱對數(shù)字量進(jìn)行算術(shù)運算和邏輯運算的電路稱為數(shù)字電路/系統(tǒng).由于它具有邏輯運算和邏輯處理功能,所以又稱數(shù)字邏輯電路.現(xiàn)代的數(shù)字電路由半導(dǎo)體工藝制成的若干數(shù)字集成器件構(gòu)造而成.邏輯門是數(shù)字邏輯電路的基本單元.存儲器是用來存儲二值數(shù)據(jù)的數(shù)字電路.從整體上看,數(shù)字電路可以分為組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大類.

數(shù)電和模電的特點

數(shù)電

特點

同時具有算術(shù)運算和邏輯運算功能.數(shù)字電路是以二進(jìn)制邏輯代數(shù)為數(shù)學(xué)基礎(chǔ),使用二進(jìn)制數(shù)字信號,既能進(jìn)行算術(shù)運算又能方便地進(jìn)行邏輯運算(與,或,非,判斷,比較,處理等),因此極其適合于運算,比較,存儲,傳輸,控制,決策等應(yīng)用.

實現(xiàn)簡單,系統(tǒng)可靠.以二進(jìn)制作為基礎(chǔ)的數(shù)字邏輯電路,可靠性較強.電源電壓的小的波動對其沒有影響,溫度和工藝偏差對其工作的可靠性影響也比模擬電路小得多.

集成度高,體積小,功耗低,功能實現(xiàn)容易是數(shù)字電路突出的優(yōu)點之一.電路的設(shè)計,維修,維護(hù)靈活方便,隨著集成電路技術(shù)的高速發(fā)展,數(shù)字邏輯電路的集成度越來越高,集成電路塊的功能隨著小規(guī)模集成電路(SSI),中規(guī)模集成電路(MSI),大規(guī)模集成電路(LSI),超大規(guī)模集成電路(VLSI)的發(fā)展也從元件級,器件級,部件級,板卡級上升到系統(tǒng)級.電路的設(shè)計組成只需采用一些標(biāo)準(zhǔn)的集成電路塊單元連接而成.對于非標(biāo)準(zhǔn)的特殊電路還可以使用可編程序邏輯陣列電路,通過編程的方法實現(xiàn)任意的邏輯功能.

數(shù)電電路抗干擾能力強,數(shù)字信號易存儲

模電

特點

函數(shù)的取值為無限多個;

當(dāng)圖像信息和聲音信息改變時,信號的波形也改變,即模擬信號待傳播的信息包含在它的波形之中(信息變化規(guī)律直接反映在模擬信號的幅度,頻率和相位的變化上).

初級模擬電路主要解決兩個大的方面:放大,信號源.

模擬信號具有連續(xù)性.

模擬電路抗干擾能力弱,模擬量存儲空間大不易存儲

模電和數(shù)電在應(yīng)用上的區(qū)別

模擬電路是處理模擬信號的電路;數(shù)字電路是處理數(shù)字信號的電路.

模擬信號是關(guān)于時間的函數(shù),是一個連續(xù)變化的量,數(shù)字信號則是離散的量.所有的電子系統(tǒng)最終都以具體的電子器件,電子線路為載體.在信號處理的過程中,信號的采集,恢復(fù)階段都是模擬信號,只有中間部分是數(shù)字處理.具體來說,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(xù)的信號,如語音信號.而數(shù)字信號則相反,是變化的,數(shù)字信號的處理包括信號的采樣,信號的量化,信號的編碼.

如要想從遠(yuǎn)方傳過來一段由小變大的聲音,用調(diào)幅,模擬信號進(jìn)行傳輸(相應(yīng)的應(yīng)采用模擬電路),那么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.但如果采用數(shù)字信號傳輸,就要采用一種編碼,每一級聲音大小對應(yīng)一種編碼,在聲音輸入端,每采一次樣,就將對應(yīng)的編碼傳輸出去.可見無論把聲音分多少級,無論采樣頻率有多高,對于原始的聲音來說,這種方式始終存在損失.但這種損失可以通過加高采樣頻率來彌補,理論上采樣頻率大于原始信號的頻率的兩倍就可以完全還原

模電和數(shù)電在應(yīng)用上的聯(lián)系

摸擬電路是為數(shù)字電路供給電源而又完成執(zhí)行機構(gòu)的執(zhí)行.

在模擬電路和數(shù)字電路中,信號的表達(dá)方式不同.對模擬信號能夠執(zhí)行的操作,例如放大,濾波,限幅等,都可以對數(shù)字信號進(jìn)行操作.事實上,所有的數(shù)字電路從根本上來說都是模擬電路,其基本電學(xué)原理,都與模擬電路相同.互補金屬氧化物半導(dǎo)體就是由兩個模擬的金屬氧化物場效應(yīng)管構(gòu)成的,其對稱,互補的結(jié)構(gòu),使它恰好能處理高低數(shù)字邏輯電平.不過,數(shù)字電路的設(shè)計目標(biāo)是用來處理數(shù)字信號,如果強行引入任意模擬信號而不進(jìn)行額外處理,則可能造成量化噪聲.

在一組離散的時間下表示信號數(shù)值的函數(shù)稱為離散時間信號.因為最常遇到的離散時間信號是模擬信號在時間上以均勻(有時也以非均勻)間隔的采樣.而“離散時間”與“數(shù)字”也經(jīng)常用來說明同一信號.離散時間信號的一些理論也適用于數(shù)字信號.

對數(shù)電的評價

由于數(shù)電可大規(guī)模集成,進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算,對溫度,干擾,老化等參數(shù)不敏感,因此是今后的發(fā)展方向.但現(xiàn)實世界中信息都是模似信息(光線,無線電,熱,冷等),模電是不可能淘汰的,但就一個系統(tǒng)而言模電部分可能會減少.理想構(gòu)成為:模似輸入 -> AD采樣(數(shù)字化) -> 數(shù)字處理 -> DA轉(zhuǎn)換 -> 模似輸出.

對模電的評價

概述: 模電難的不是一點點,業(yè)內(nèi)曾經(jīng)有一句話: 當(dāng)你數(shù)電做到頂峰,你發(fā)現(xiàn)你的周圍還有9個人;當(dāng)你模電做到頂峰,那你就成神了

在應(yīng)用上兩者之間最主要的差別是兩者的工作邏輯不同.一般來說,數(shù)字電路設(shè)計做好數(shù)字邏輯就OK了,剩下和問題就交給模擬去.換句話說,一個純粹的數(shù)字電路設(shè)計完成=邏輯設(shè)計的完成.或者說,數(shù)字電路的設(shè)計大致上是個邏輯數(shù)學(xué)與電路程相結(jié)合的問題.但到PCB設(shè)計時,就得看你的模電功夫和耐心了。PCB設(shè)計時,74374之類的邏輯器件可能在布線時不一定要按照器件引腳名順序排列去和別的電路同序連接.原因在于追求布線簡練,看上去可能沒有什么,但其實是模擬所要解決的電磁兼容問題(高能warning).為了解決電磁兼容,將原來的邏輯連接做一些修改是常有的事.

數(shù)字電路的模擬“部分”可以從外圍元件設(shè)計和PCB設(shè)計上得以體現(xiàn).模擬則遠(yuǎn)不止于此,特別是一個系統(tǒng)的電磁兼容,是極其重要的.而元件間,電路板間,設(shè)備間,主控室(器)與現(xiàn)場間,通訊線路的電磁兼容以及外來電磁場所的干擾,系統(tǒng)對環(huán)境的電磁“污染”都要考慮其中,甚至雷電,靜電問題也不能稍有忽略.這些都是模擬所要解決的問題.以單板子的裝置為例,到PCB設(shè)計階段,元件間的引腳連接,排列,整體布局,散熱設(shè)計,電源,強電弱電元件(功率元件與信號元件)安置,出入端口,人性化設(shè)計,機殼設(shè)計甚至多方案(備用方案)融合的考慮等等都會突現(xiàn)出來.這些問題的解決,決不是數(shù)字功夫到家就能解決的,必須建立在適當(dāng)?shù)哪M功底為基礎(chǔ)的下進(jìn)行.

模電作為全局的知識和技能與要求,實在有太多的邊角要求你去管.大體可以認(rèn)為是去解決信號與干擾之間矛盾的問題.它所要考慮的不止是電路的邏輯問題,不要解決它們之間的相互關(guān)系問題和環(huán)境條件的問題,一般也要涉及經(jīng)濟性和實用性的問題.在邏輯關(guān)系上,它通常是定量的;在相互關(guān)系問題上,它通常是與干擾(電干擾,電磁干擾,溫濕度干擾,漂移,絕緣<氣體粉塵>、電泄漏等)做斗爭的,這才是真正的難處所在.

在測試方面,模電和數(shù)電是很不同的: 使用標(biāo)準(zhǔn)儀器時,要求預(yù)熱xx小時后再做.這種要求也從一些方面反映出模電的某些難處,只是一般人難于碰到或少碰到罷了.

一點點建議

時下流行一種說法: “現(xiàn)在搞數(shù)電的比模電賺錢,搞軟件的比硬件的?！?說“搞數(shù)電的比模電賺錢”,倒是一種誤會.到如今,只會模電就大大制約自己用武之地了.同樣,只會數(shù)電,怎樣設(shè)計出好的板子?.模電<->數(shù)電<->軟件,對大多數(shù)人來說,都是一體的,不可割裂的.如果非要在兩者之間作個選擇的話,不要以哪個更重要為判斷的準(zhǔn)則,而是一個人的經(jīng)歷興趣來挑選.

現(xiàn)在的模擬集成電路已經(jīng)發(fā)展到了一個比較高的水平,各項電器的性能都達(dá)到了實用程度.眾所周知,模擬人才要靠實踐經(jīng)驗的積累,而大多數(shù)人的模電水平都比數(shù)電水平低,所以這方面的人才很受歡迎,在高頻,微波等更高頻率方面的人才就更缺乏了,所以如果能在這方面有所成就,那就…!!!

數(shù)字方面,大規(guī)模,超大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷完善使得數(shù)字電路在現(xiàn)代電子系統(tǒng)的比重越來越大,一些設(shè)計理念也日新月異,現(xiàn)在的超大規(guī)模集成芯片已經(jīng)向系統(tǒng)級芯片的方向發(fā)展,但模電作為世界的根本,在電路中也是不可或缺的一部分.