数电模电的基础知识分享

以前，村里有个小伙叫“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mm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mm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”mm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：尼玛，我才不像它呢。ASIC捋一捋胡须，说：好吧，让老纳一一道来。

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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）。

8、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，“尼玛，原来你就是我失散多年的孪生兄弟啊！”