模电和数电吵架了,谁能赢呢?

凡亿PCB 2022-06-18 07:30

有个小伙叫“模电”,浓眉大眼,身高力壮,村里的大事小情都要找他。引得众多小粉丝纷纷拜倒在他脚下,那可真是风光无限。


不料,好景不长,某天不知从哪里来了个叫“数电”的帅哥,虽然没有八块腹肌,但是能掐会算,口齿伶俐,还能变个魔术。从此后,村里但凡有大事,都会去找数电,只是在需要干力气活的时候才会想起“模电”。众粉丝也纷纷离开了“模电”,竞相向“数电”献殷勤。


“模电”心生嫉妒,但知道自己头脑差,也只能默默咽下这口气。可是,有一天,“模电”发现自己最后的粉丝“电源”也跑去给“数电”暗送秋波,积攒了多时的怨气终于爆发了。


模电把数电堵在村口,吵起来了。


数电:我比你更能抗干扰。


模电:我比你的精度高。


数电:我可以实现各种算法。


模电:我可以实现无线通讯。


数电:没有我,电子行业还得倒退几十年呢。


模电:没有我,你还只能生存在各种数字公式当中。


……


村里的长老ASIC终于看不下去,喊了一句:吵什么吵,都跑到我肚子里去。咕噜的一声,模电和数电都混合在ASIC体内,两人合体了。


ASIC深思片刻说:你们俩,其实长得很像啊。模电和数电异口同声道:我才不像它呢。ASIC捋一捋胡须,说:好吧,让老纳一一道来。


晶体管 VS 二进制数


模电里面的二极管、三极管(开关状态)、晶闸管,分别对应数电的二进制数0和1。


放大器 VS 乘法/移位器


模电里的放大器就是把信号放大N倍,对应数电里面的乘法,当然如果乘的系数是2的多少次方,就可以用左移位来实现。而衰减器就对应着除法/右移了。


负阻振荡器 VS 环形振荡器


模电里面经常需要输出一路正弦信号(如本地振荡),这就可以用电容/电感三端式振荡来实现,但是由于晶体输出的频率稳定性更高、且具有温度补偿的功能,实际工程用晶体振荡器居多。而在超高频的应用领域中,常常使用负阻振荡器(输出的频率更高)。那么,数电则需要输出一路方波(如时钟信号),这路方波可以通过正弦信号整形来获得,而在超高速的应用领域中,常常使用环形振荡器。


模拟上/下变频 VS 数字上/下变频


变频,就是改变频率的意思。在无线电领域中,经常会用到一种叫混频器的东西,它就是利用三角函数的积化和差的原理来实现上/下变频(和就是上变频,处理后的信号频率提高了;差就是下变频,处理后的信号频率下降了),而模电当中的混频器常常是由模拟乘法器来实现的,对应着数电的,就是CIC滤波器。其中,CIC滤波器的插值(在原有的数字信号当中插入一些值,增加了信号的变化频率)可以实现上变频,而抽取(在原有的数字信号当中取走一些值,减少了信号的变化频率)可以实现下变频。


模拟滤波器 VS 数字滤波器


模拟滤波器分为无源和有源两种,其中无源是由RLC组成的,而有源则是在无源的基础上增加了运放,可以调整增益。数字滤波器分为FIR和IIR两种,一般情况下,FIR是线性相位的,无反馈的(零极点相消的话,是可以有反馈的);IIR是非线性相位的,有反馈的。以滤波器的频率响应来分类,是可以分为高通、低通、带通、带阻、全通五种。此外,按照设计方法来分类,可以分成巴特沃期、切比雪夫、贝塞尔、椭圆等等,就算是这种分类方法,模拟滤波器仍然由RLC等组成,而数字滤波器仍然由乘加器、寄存器等组成。


模拟调制 VS 数字调制


所谓调制就是,有两路信号A和B,用A去控制B的幅度、频率、相位。模拟电路的调制方式有AM、FM、PM三种,分别对应着数字电路当中的ASK、FSK、PSK。但是数字电路可以实现更为复杂多样的调制方式,比如:QAM、MSK、OFDM等。


模拟指数、对数运算 VS 数字指数、对数运算


在模拟电路中,利用器件的特性(如二极管的电流方程)再加上运放等,可以实现指数、对数运算(以前的模拟计算机就是这样搞的)。而数电则是通过数值计算当中的逼近法来计算指数、对数(如泰勒级数、对数表等)。


模拟微积分运算 VS 数字微积分运算


模拟电路可以利用电容的电压电流特性来计算微分和积分(以前的模拟计算机就是这样搞的)。而在数电当中,则是通过寄存器的反馈来实现积分(不断地把输出反馈到输入端,进行累加)。然后,模拟的微分对应的是数字的差分,差分就是前一时刻的值减去后一时刻(得到的是增量),也是用寄存器去保存不同时刻的值,再做减法运算。此外,如果要像高数那样计算微积分,那得依靠数值计算的各种逼近的方法了。



听了ASIC的一席话后,模电跟数电抱头痛哭,“原来你就是我失散多年的孪生兄弟啊!”

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