这里讨论的模拟与数字的关系问题涉及了三个内容:
A。硬件电路的自然属性
B。模拟电路的分类及属性
C。数字电路的分类及属性
对于A,电路的材料取自于自然界,无论是天然的材料还是人工改造的器件,其特性都是遵循自然规律的。当电路工作时,被利用的材料、器件等并不知道自己在为什么目的工作,只是按照自身的特性对外界的变化产生反应。无论是欧姆原理的实验电路还是集成电路,也无论产生的结果是线性的还是非线性的、连续的还是脉冲的、周期的还是非周期的,等等,它们的反应靠的是硬件电路的自然属性,不管人们主观上将它们归于哪类。变化的连续性是它们的共性,也是自然界物理量的共性。
与客观的自然属性相对照的是主观的分类。C是主观分类的结果,B是C的对照物,也是主观分类的结果。B和C必须同时存在,并且都是以A的全部或者部分为依托的。
在主观分类上,以脉冲电路为例,不少人把它划入数字电路,因为数字电路大量地用到脉冲电路。但是如果我的目的是要产生一个或者数个有一定指标要求的脉冲,比如指标有脉冲宽度、高度、沿的上升速率、下降速率、过冲,等等,对这些电量的控制,你是考虑它的电特性还是比如0、1的数字特性?显然,这些量和控制手段跟数字内容是沾不上边的。脉冲电路可以是模拟的。
当脉冲属于数字量时,需要人为地对其赋予某些含义,比如“有”或“无”,“0”或“1”等。对这类电路类别的划分,我还是持以前的观点:当你关注数字量时,该电路为数字电路;当你关注电量时,该电路为模拟的-我中有你。关注电量的例子有:信号的完整性、消除阻尼振荡、信号的延时、干扰,等等。
作为数字电路对照面的模拟电路B,它不需要象数字电路那样对其结果赋予额外的含义,其结果是电路自然属性使然。也就是说,B与A之间有着天然的联系。这样,在给“A和B归于同类”找到理由的同时,也给忽视两者的区别打下了基础。
在当今复杂的调制、解调技术和电路中,输入、输出可以各是、或者同是数字量,中间处理过程中量的性质是难以用波形来区分的,仅用输入、输出是否为数字量来区分这些电路是否属于数字电路会是行不通的。由此有“混合信号、混合电路”一说。“混合”是对上述纯数字性质的否定,言外之意,被否定的部分属于模拟。如果先把混合电路的内容排除在外,模拟与数字讨论的结果可能会清晰一些。
不一定严谨的小结:
A是不依赖于主观(B、C)的客观存在;B和C是建立在A上的主观产物,B和C对照共存;B和A因其自然属性而存在着天然的联系;客体上B可以全部接纳A,两者的区别就在于各自的主、客观属性上。
事实上,典型的模拟电路并不是连续的。如反馈放大器,由于放大器本身的放大倍数有限,从而有了最小灵敏度的问题,既然有了最小灵敏度的问题,那么就说明它不是连续的。现在产业论坛有个帖子说他的温度测量(-2~35)℃达到±0.02 ℃的准确度(精度)。这个问题还不能单单从它给的结果来说,如果所谓的±0.02 ℃对应的模拟信号电平梯度小于放大器的最小灵敏度,那么,它的结果显然是用了普通人不易识破的障眼法----软件拟合。不要轻易给骗过去了。
模拟电路,我想并不是因为脉冲的存在就说它是数字电路。如同楼上各位讲的开关电源、脉冲宽度调整等等。数字电路必须赋予它数字意义,不然,谈不上数字电路。脱离数字意义谈数字电路,似乎没有什么价值。数字电路的本质是模拟电路的脉冲电路,当脉冲赋予数字意义时,才称为数字电路。
讲到数字电路,必然涉及逻辑判断的问题。涉及判断问题自然涉及模拟电路。这下,逻辑电路算不算数字电路呢?还是一言难尽。我通常认为,数字电路是简化了的模拟电路,数字电路必须溶入到模拟电路中才能正常工作,数字电路只需关心逻辑标准,不必关心传统意义上的连续不连续的问题。而判断一个电平是否革命既定的逻辑标准,必须由模拟电路来实现,亦即判断一个信号是不是符合数字逻辑的标准,完全是模拟上的问题。这就更加证明了,数字电路只是对于信号的意义而言,决不是对于信号的波形而言。因此,一切所谓的数字电路事实上就是模拟电路。换言之,数字电路的说法并非是讲电路实质而是讲电路中信号的意义,它的正确说法应当是模拟电路的数字意义。
关于观点的统一
“模拟电路”的叫法,据网上的搜索,是出于电路用电量对物理量的模拟。
但是当把这种性质的电路与数字应用电路进行对比,并因此将电路从硬件上分为模拟和数字两类时,探讨模拟与数字更深层性质的区别就是不可避免的了,模拟的含义也因此将覆盖更广泛的电路而脱离原始电路的局限。
目前看来,不统一在于基于现有硬件分类的解释和基于硬件不可分类的解释。而后者是更接近底层性质的表达。要统一,就需要聚焦在最基本的性质上,现有的硬件分类就不一定合适了。