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什么是"模拟"和"数字"


在自然界中,象声音、温度、光等信息是以连续的值进行变化的。这种连续值就称作"模拟"。而在计算机的世界里,信息是以一段一段的离散值表示的。这种离散值就称作"数字"。


比方说模拟和数字就相当于实数与整数的关系。实数可以表示直线上的每一个点,就象是模拟,而整数只能表示直线上的特定点,就象是数字。


于是,我们把处理连续信息的 —— 模拟信号的电路称作"模拟电路",把处理离散信息 —— 数字信号的电路称作"数字电路"。


图1:模拟与数字的不同

为了将自然界的模拟信息输入到象计算机那样的数字电路,需要将信息数字化(模拟信号→数字信号)。 进行"模拟信号→数字信号"转换的是A/D转换器,A/D转换器按时间有规律地读取(采样)输入信号,并将其转换成用"0"和"1"表现的数值(2进制)。
为了将连续值(模拟信号)转换为离散值(数字信号),要对模拟信号进行"舍去"和"进位"处理。这种处理造成信息缺失,而产生了误差。而为了减少误差,就需要缩短转换间隔和增加转换时的位数。
那么,"把模拟信号数字化"的好处在哪里呢?它的好处就在于,数字信号有较强的抗噪音能力,不容易被破坏,计算机处理起来比较容易。现在,随着微处理器性能的不断提高,已经可以高速、大量地处理数字信息。由于在信号传输和再现的过程中都不会造成信号质量下降,从而使数字电路得到了十分广泛的应用。

强大的"2进制"


数字信号表现数值的方法之一是"2进制"。2进制是以"0"和"1"表现数值的,各位数都是2的阶乘。比如,4位2进制可以表现的整数是从0到15的值( 表1)。更大的数值就要通过增加位数来表现了。

表1:10进制的2进制换算


最初在数字信号中使用2进制的原因是因为电路的"开"和"关"可以很方便地用"1"和"0"来表示。并且,开("1")和关("0")在实际的 IC中分别用"H"和"L" 表现高电压状态和低电压状态。
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