电子产品开发：数字电路与模拟电路

什么是“模拟”和“数字”？自然界中的声音、温度、光等信息随着数值的不断变化而变化，该连续变化值我们称为“模拟”。另一方面，在计算机世界中，信息被视为离散值，这个离散值称为“数字”。

英锐恩单片机开发工程师介绍，例如：模拟和数字就像实数和整数一样相关。我们可以想象一下，可以表示直线上任意一点的实数是模拟，而只能取特定点的整数是数字。处理连续信息的模拟信号的电路称为“模拟电路”，处理离散信息的数字信号的电路称为“数字电路”。

英锐恩单片机工程师介绍，为了将自然界中的模拟信息输入到计算机等数字电路中，需要将信息数字化（模拟信号→数字信号）。A/D转换器将“模拟信号转换为数字信号”。A/D转换器有规律地从输入信号中截取（采样）时间和数值，并用“0”和“1”表示的数值（二进制数）代替。

为了将连续值（模拟信号）转换为离散值（数字信号），对模拟信号进行“向下舍入”或“向上舍入”。因此，由于缺乏信息而发生错误。为了减少误差，需要缩短转换间隔，增加转换时的位数。

那么“数字化模拟信号”有什么好处呢？原因是数字信号噪声大，不易破解，计算机易于处理。今天，微型计算机的高性能使得高速处理大量数字信息成为可能。因此，利用在信号传输和再现中不会降低质量的数字特征的数字电路正在发挥积极作用。

什么是数字电路？

数字电路执行逻辑运算，也称为逻辑电路。英锐恩单片机工程师介绍，逻辑电路的基本要素只有三种：AND电路、OR电路、NOT电路，通过组合它们可以创建具有各种功能的电路。

逻辑电路用逻辑公式和电路符号表示（这里使用MIL符号。还有其他JIS符号等）。真值表是显示逻辑电路如何响应输入信号的表格。下面英锐恩单片机工程师简单介绍了三种基本的逻辑电路：

一、串联电路、AND电路

AND电路，也称为逻辑积，是一种仅当一个输入为1而另一个输入也为1时输出为1的电路。逻辑公式用“·”表示，例如“Y=A·B”。

电路符号如下图：

让我们仔细看看AND电路的操作。当AND电路用开关和LED表示时，就变成了如下图所示的串联电路。

1.开关A（SWA）的“开”和“关”代表输入A的“1”和“0”；
2.开关B（SWB）“开”和“关”代表输入B“1”和“0”；
3.LEDY亮灭代表输出Y“1”和“0”。

该AND电路的工作原理如下：

1.当开关A和开关B都“打开”时LEDY亮起；
2.当开关A或B之一“打开”而另一个“关闭”时，LEDY不亮；
3.当开关A和开关B都“关闭”时LEDY不亮。

基本逻辑电路也称为门，可以通过一个输入固定输出（关闭门）或反映（打开门），使用图中的电路图解释与电路的门操作：

1.当A或B开关锁定为“关闭”时，LED保持关闭，即输出锁定为“关闭”（关闭门）；
2.相反，如果A或B开关固定为“开”，则另一个未固定的输入将按原样反映在输出中（打开门）。

二、并联电路、或电路

OR电路也称为逻辑和，是一种输入为1或两者均为1时输出为1的电路。逻辑公式用“+”表示，例如“Y=A+B”。

电路符号如下图：

用开关和LED表示OR电路的操作，它变成了一个并联电路，如下面的下图所示：

1.由于它是并联电路，如果开关A(SWA)和开关B(SWB)中的一个或两个“打开”，LEDY就会亮起。

OR电路的门功能与AND电路的工作方式相反：

1.当A或B开关锁定为“开”时，LED保持点亮状态，即输出被锁定为“开”（关闭门）。
2.相反，如果A或B开关固定为“关闭”，则另一个未固定的输入将按原样反映在输出中（打开门）。

三、反相输出非电路

NOT电路，也叫反相器或反相电路，具有输出输入反相的功能。该电路输入为1时输出0，输入0时输出1。逻辑公式用“-”表示，例如“Y=A”（-符号，在A字母上面）。

电路符号如下图所示：