我們生活在一個模擬世界中，可以用無限多種顏色來描述物體（即使差異對我們的眼睛來說是看不到的）,，也可以聽到無數(shù)種音調(diào),，可以聞到無數(shù)種氣味。這些顏色,、音調(diào)和氣味就是我們要說的模擬信號,，所有這些模擬信號的共同點是它們都有無限種可能。

然而數(shù)字信號的處理對象是在離散或有限范圍內(nèi)處理,，這意味著它們只有有限的一組值,。比如說可能的值是255、4,294,967,296,，或者其他任何值,，只要這個值的數(shù)量不是∞（無窮大）即可。

在現(xiàn)實世界中,，設(shè)備可以通過模擬或數(shù)字方式收集輸入顯示數(shù)據(jù),。如上圖（從左到右）：時鐘，萬用表和操縱桿都可以采用兩種形式（上面的是模擬,，下面的是數(shù)字）,。

下面我們就來了解模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別和聯(lián)系,。

模擬信號

模擬信號是平滑的連續(xù)曲線，y軸為電壓,，x軸為時間（通常以秒為單位）,。在圖6中可以看到一個模擬信號示例。一些最常見的模擬組件是電阻器,，電容器,，電感器，二極管和晶體管,。

查看信號圖通常是識別信號是模擬還是數(shù)字的最簡單方法,。由上圖可以看出，模擬信號的時間對電壓曲線圖應(yīng)是光滑和連續(xù)的,。盡管這些信號可能會限制在最大值和最小值的范圍內(nèi),，但是在該范圍內(nèi)仍然有無限數(shù)量的可能值,。例如，從墻上插座發(fā)出的模擬電壓可能會鉗位在-120V和+ 120V之間,，但是,，隨著分辨率越來越高，您會發(fā)現(xiàn)信號實際可以達到的無數(shù)個值（例如64.4V ,，64.42V,，64.424V以及無限的，越來越精確的值）,。

視頻和音頻傳輸通常使用模擬信號進行傳輸或記錄,。例如，從RCA插孔輸出的視頻信號是通常在0到1.073V之間的編碼模擬信號,。信號的微小變化會對視頻的顏色或位置產(chǎn)生巨大影響,。

純音頻信號也是模擬的。麥克風(fēng)發(fā)出的信號充滿了模擬頻率和諧波,，兩者結(jié)合在一起可以制作出優(yōu)美的音樂,。

模擬信號的主要優(yōu)點是其精確的分辨率，在理想情況下,，它具有無窮大的分辨率,。與數(shù)字信號相比，模擬信號的信息密度更高,。由于不存在量化誤差,，它可以對自然界物理量的真實值進行盡可能逼近的描述。模擬信號的另一個優(yōu)點是,，當(dāng)達到相同的效果,，模擬信號處理比數(shù)字信號處理更簡單。模擬信號的處理可以直接通過模擬電路組件（例如運算放大器等）實現(xiàn),，而數(shù)字信號處理往往涉及復(fù)雜的算法,，甚至需要專門的數(shù)字信號處理器。

數(shù)字信號

首先信號必須具有一組有限的可能值,。大多數(shù)數(shù)字信號在兩個固定值之間振蕩,。在圖7中可以看到一個模擬信號的示例。集成電路之間的大多數(shù)通信都是數(shù)字通信,，例如串行通信,，I 2 C和SPI，我們將在后面詳細(xì)介紹,。

或者說數(shù)字信號可能是模擬波形的離散表示,。遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，模擬波函數(shù)可能看起來光滑，但是當(dāng)你仔細(xì)看,，這些是離散信號是模擬信號的近似值,。

可以看出模擬波與數(shù)字波之間的最大差異：模擬波是平滑且連續(xù)的，數(shù)字波是遞進,，方波和離散的,。當(dāng)然，并非所有的音頻和視頻信號都是模擬的,。標(biāo)準(zhǔn)化信號（例如用于視頻（和音頻）的HDMI和用于音頻的MIDI,，I 2 S或AC'97）均以數(shù)字方式傳輸。

串行外圍設(shè)備接口（SPI）使用許多數(shù)字信號在設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù),。

模擬電路

大多數(shù)基本電子元件- 電阻器,，電容器，電感器,，二極管,，晶體管和運算放大器-本質(zhì)上都是模擬的。僅由這些組件組合而成的電路通常是模擬的,。

模擬電路可以是帶有許多組件的非常優(yōu)雅的設(shè)計,，也可以非常簡單，例如兩個電阻組合在一起構(gòu)成一個分壓器,。總的來說,，完成相同功能，模擬電路要比數(shù)字電路難得多,。設(shè)計一種模擬無線電接收器或一個模擬電池充電器需要一種特殊的模擬電路向?qū)?。?span style="text-align: start;box-sizing: border-box;font-family: "Helvetica Neue", Helvetica, Arial, sans-serif;font-size: 14px;font-variant-ligatures: normal;orphans: 2;widows: 2;background-color: rgb(255, 255, 255);vertical-align: inherit;">數(shù)字電路組件的存在使這些設(shè)計可以變得更加簡單。

當(dāng)然,，模擬電路通常更容易受到噪聲的影響,。模擬信號的電壓電平的微小變化在處理時可能會產(chǎn)生明顯的誤差。

數(shù)字電路

數(shù)字電路使用數(shù)字離散信號進行操作,。這些電路通常由晶體管和邏輯門以及更高級別的微控制器或其他計算芯片組成。大多數(shù)處理器,，無論是計算機中強大的大型處理器還是微型微控制器,，都在數(shù)字電路領(lǐng)域中運行。

數(shù)字電路通常使用二進制方案進行數(shù)字處理,。這些系統(tǒng)將兩個不同的電壓分配為兩個不同的邏輯電平 -高電壓（通常為5V,，3.3V或1.8V）代表一個值，而低電壓（通常為0V）代表另一個值,。盡管數(shù)字電路通常更易于設(shè)計,，但它們卻比同樣功能的模擬電路要貴一些。

數(shù)模轉(zhuǎn)換

在通信中，經(jīng)常是數(shù)字信號與模擬信號的頻繁轉(zhuǎn)換以完成信息的傳輸,。

模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號：需要經(jīng)過信號的采樣,、信號的量化與信號的編碼三個基本步驟。

數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號：數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號更為簡單易懂,。實際上,，數(shù)模轉(zhuǎn)換可以看成是對數(shù)字信號譯碼，數(shù)模轉(zhuǎn)換是將輸入的二進制數(shù)按其實際權(quán)值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的模擬量,，然后將各個位數(shù)對應(yīng)得到的模擬量相加,，得到的總模擬量就與輸入的數(shù)字量成正比，這就實現(xiàn)了數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換,。

具體數(shù)模轉(zhuǎn)換的詳細(xì)技術(shù)后面再聊,，就不在這細(xì)說了，感謝您的閱讀,。

你的每一次“在看”,，對我來說都是最大的鼓勵