數(shù)電模電的基礎(chǔ)知識(shí)分享

以前，村里有個(gè)小伙叫“模電”，濃眉大眼，身高力壯，村里的大事小情都要找他。引得眾多小mm紛紛拜倒在他腳下，那可真是風(fēng)光無限。不料，好景不長(zhǎng)，某天不知從哪里來了個(gè)叫“數(shù)電”的帥哥，雖然沒有八塊腹肌，但是能掐會(huì)算，口齒伶俐，還能變個(gè)魔術(shù)。從此后，村里但凡有大事，都會(huì)去找數(shù)電，只是在需要干力氣活的時(shí)候才會(huì)想起“模電”。眾mm也紛紛離開了“模電”，競(jìng)相向“數(shù)電”獻(xiàn)殷勤?！澳ｋ姟毙纳刀?，但知道自己頭腦差，也只能默默咽下這口氣?？墒?，有一天，“模電”發(fā)現(xiàn)自己最后的粉絲“電源”mm也跑去給“數(shù)電”暗送秋波，積攢了多時(shí)的怨氣終于爆發(fā)了。

模電把數(shù)電堵在村口，吵起來了。

數(shù)電：我比你更能抗干擾。模電：我比你的精度高。數(shù)電：我可以實(shí)現(xiàn)各種算法。模電：我可以實(shí)現(xiàn)無線通訊。數(shù)電：沒有我，電子行業(yè)還得倒退幾十年呢。模電：沒有我，你還只能生存在各種數(shù)字公式當(dāng)中。……

村里的長(zhǎng)老ASIC終于看不下去，喊了一句：吵什么吵，都跑到我肚子里去。咕嚕的一聲，模電和數(shù)電都混合在ASIC體內(nèi)，兩人合體了。

ASIC深思片刻說：你們倆，其實(shí)長(zhǎng)得很像啊。模電和數(shù)電異口同聲道：尼瑪，我才不像它呢。ASIC捋一捋胡須，說：好吧，讓老納一一道來。

1、晶體管 VS 二進(jìn)制數(shù)模電里面的二極管、三極管（開關(guān)狀態(tài)）、晶閘管，分別對(duì)應(yīng)數(shù)電的二進(jìn)制數(shù)0和1。

2、放大器 VS 乘法/移位器模電里的放大器就是把信號(hào)放大N倍，對(duì)應(yīng)數(shù)電里面的乘法，當(dāng)然如果乘的系數(shù)是2的多少次方，就可以用左移位來實(shí)現(xiàn)。而衰減器就對(duì)應(yīng)著除法/右移了。

3、負(fù)阻振蕩器 VS 環(huán)形振蕩器模電里面經(jīng)常需要輸出一路正弦信號(hào)（如本地振蕩），這就可以用電容/電感三端式振蕩來實(shí)現(xiàn)，但是由于晶體輸出的頻率穩(wěn)定性更高、且具有溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?，?shí)際工程用晶體振蕩器居多。而在超高頻的應(yīng)用領(lǐng)域中，常常使用負(fù)阻振蕩器（輸出的頻率更高）。那么，數(shù)電則需要輸出一路方波（如時(shí)鐘信號(hào)），這路方波可以通過正弦信號(hào)整形來獲得，而在超高速的應(yīng)用領(lǐng)域中，常常使用環(huán)形振蕩器。

4、模擬上/下變頻 VS 數(shù)字上/下變頻變頻，就是改變頻率的意思。在無線電領(lǐng)域中，經(jīng)常會(huì)用到一種叫混頻器的東西，它就是利用三角函數(shù)的積化和差的原理來實(shí)現(xiàn)上/下變頻（和就是上變頻，處理后的信號(hào)頻率提高了；差就是下變頻，處理后的信號(hào)頻率下降了），而模電當(dāng)中的混頻器常常是由模擬乘法器來實(shí)現(xiàn)的，對(duì)應(yīng)著數(shù)電的，就是CIC濾波器。其中，CIC濾波器的插值（在原有的數(shù)字信號(hào)當(dāng)中插入一些值，增加了信號(hào)的變化頻率）可以實(shí)現(xiàn)上變頻，而抽?。ㄔ谠械臄?shù)字信號(hào)當(dāng)中取走一些值，減少了信號(hào)的變化頻率）可以實(shí)現(xiàn)下變頻。

5、模擬濾波器 VS 數(shù)字濾波器模擬濾波器分為無源和有源兩種，其中無源是由RLC組成的，而有源則是在無源的基礎(chǔ)上增加了運(yùn)放，可以調(diào)整增益。數(shù)字濾波器分為FIR和IIR兩種，一般情況下，F(xiàn)IR是線性相位的，無反饋的（零極點(diǎn)相消的話，是可以有反饋的）；IIR是非線性相位的，有反饋的。以濾波器的頻率響應(yīng)來分類，是可以分為高通、低通、帶通、帶阻、全通五種。此外，按照設(shè)計(jì)方法來分類，可以分成巴特沃期、切比雪夫、貝塞爾、橢圓等等，就算是這種分類方法，模擬濾波器仍然由RLC等組成，而數(shù)字濾波器仍然由乘加器、寄存器等組成。

6、模擬調(diào)制 VS 數(shù)字調(diào)制所謂調(diào)制就是，有兩路信號(hào)A和B，用A去控制B的幅度、頻率、相位。模擬電路的調(diào)制方式有AM、FM、PM三種，分別對(duì)應(yīng)著數(shù)字電路當(dāng)中的ASK、FSK、PSK。但是數(shù)字電路可以實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜多樣的調(diào)制方式，比如：QAM、MSK、OFDM等。

7、模擬指數(shù)、對(duì)數(shù)運(yùn)算 VS 數(shù)字指數(shù)、對(duì)數(shù)運(yùn)算在模擬電路中，利用器件的特性（如二極管的電流方程）再加上運(yùn)放等，可以實(shí)現(xiàn)指數(shù)、對(duì)數(shù)運(yùn)算（以前的模擬計(jì)算機(jī)就是這樣搞的）。而數(shù)電則是通過數(shù)值計(jì)算當(dāng)中的逼近法來計(jì)算指數(shù)、對(duì)數(shù)（如泰勒級(jí)數(shù)、對(duì)數(shù)表等）。

8、模擬微積分運(yùn)算 VS 數(shù)字微積分運(yùn)算模擬電路可以利用電容的電壓電流特性來計(jì)算微分和積分（以前的模擬計(jì)算機(jī)就是這樣搞的）。而在數(shù)電當(dāng)中，則是通過寄存器的反饋來實(shí)現(xiàn)積分（不斷地把輸出反饋到輸入端，進(jìn)行累加）。然后，模擬的微分對(duì)應(yīng)的是數(shù)字的差分，差分就是前一時(shí)刻的值減去后一時(shí)刻（得到的是增量），也是用寄存器去保存不同時(shí)刻的值，再做減法運(yùn)算。此外，如果要像高數(shù)那樣計(jì)算微積分，那得依靠數(shù)值計(jì)算的各種逼近的方法了。

聽了ASIC的一席話后，模電跟數(shù)電抱頭痛哭，“尼瑪，原來你就是我失散多年的孿生兄弟??！”