模拟定义

一般而言，模拟（Analog）是一个形容词，用来描述某事物的连续过程或两个不同变量之间的传输。模拟代表了一个提供原始或实际值的对象，例如，指针式手表就是一种模拟设备，因为它在每一时刻都显示时间。我们生活在一个模拟的世界里，因为我们听到的声音、闻到的气味等，本质上都是无限且连续的，因此被称为模拟值。

模拟（Analog）和数字（Digital）这两个术语经常一起使用，但彼此相对。数字这个术语是随着计算机的出现而来的，因为计算机只理解数字值，而且每台计算机设备都是数字的，而人类的体验则被认为是模拟的。

模拟在不同领域的应用

模拟（Analog）这个术语广泛应用于计算和电子领域。数字和模拟都是理解计算和电子概念的基础且重要的术语。

• 模拟信号
  模拟信号是一种连续信号，其中信息被编码为连续变量。在模拟信号中，一个随时间变化的变量（如电压、压力等）代表另一个随时间变化的变量。
  它是随时间变化的，并且被限制在+12V到-12V的电压范围内。然而，在给定的连续电压范围内，存在无限数量的值。
  模拟信号通常利用相关介质的特性将数据从一个地方传输到另一个地方，例如在电线中。信号通过电线传输，将电力从发电站传输到变压器或房屋。可以通过绘制物理量（如声音、温度、压力、位置等）的图表来表示模拟信号。
  示例：下图是一个绘制的图表，显示了两个物理参数，即电压与时间（V-T）。该图表显示了一个连续的曲线，没有中断点或不连续点。
  
• 模拟设备
  模拟设备是指那些基于模拟信号工作的设备。模拟设备是模拟机器和介质的组合，有助于将连续或模拟数据从一个地方传输到另一个地方。
  以下是一些模拟设备的电气和非电气示例：
  • 电气模拟设备
    1. 电传打字机（Telautograph）：它是现代传真机的模拟前身，也是第一台将图形信息传输到静止纸张的设备。
    2. 模拟合成器（Analog Synthesizer）：这些设备通过模拟电路和模拟计算机帮助电子生成声音。
    3. 模拟电视（Analog Television）：这些设备帮助编码电视，并将图像和声音数据以模拟信号的形式转换。然而，可以通过绘制广播信号的幅度与频率之间的图表来观察。NTSC、PAL 和 UNIT 是模拟电视系统的各种示例。
  • 非电气设备
    有许多设备可以在没有任何电气媒介的情况下传输模拟信号，例如时钟、蒸汽机调速器、求积仪（计算封闭图形面积）、开尔文潮汐预测仪、声纳测距仪、伺服机构和速度计等。
• 模拟计算机
  模拟计算机是指那些基于模拟信号原理工作的计算机，并利用各种电气、机械和液压技术来解决各种问题。
  换句话说，模拟计算机是一种物理系统，用于确定另一个物理系统的行为。此外，在计算机设备中对原始物理系统进行建模称为仿真（simulation）。

模拟信号的特性

模拟信号有许多重要的特性，如下所示：

• 模拟信号是随时间变化的电子信号。
• 模拟信号本质上是连续的。
• 它可以是周期性的，也可以是非周期性的。
• 与数字信号相比，这些信号的精度较低。
• 它有助于确定各种物理参数的行为。
• 模拟信号可以用曲线或直线表示。
• 值介于负值和正值之间。
• 模拟信号是原始生成的，因此它们记录物理波形。
• 模拟信号在数据传输过程中可能会受到噪声的影响。
• 模拟信号需要较少的带宽（BW）。
• 与数字信号相比，它消耗的功率更多。
• 它在音频/视频录制方面更有用。

模拟的优点

模拟信号在各个领域都非常有帮助。模拟信号有一些重要的优点，如下所示：

• 模拟信号最适合音频/视频录制。
• 模拟系统的成本较低。
• 模拟信号需要较少的带宽。
• 这些信号易于处理且便携。
• 它不需要任何图形卡。
• 与数字信号相比，它能更准确地再现声音。
• 模拟信号是原始生成或自然的信号，因此它们记录物理波形。
• 它比数字信号具有更高的密度，因此可以产生更精细的数据。

模拟信号的缺点

使用模拟信号会带来一些缺点，如下所示：

• 与数字信号相比，模拟信号产生的信号质量较低。
• 模拟设备比数字设备贵得多，而且不易携带。
• 它限制了数据传输时的编辑功能。
• 模拟信号的同步非常困难。
• 它提供了糟糕的多用户界面（UI）。
• 模拟信号中的数据容易损坏。

什么是数字信号？

数字信号（Digital signal），有时也称为离散信号（Discrete signal），是指在任何时间点上用于表示数据的一系列离散值的信号类型。与模拟信号不同，它们本质上不是连续的，而是在值和时间上是离散的。这些信号可以通过二进制数表示，并且也存在于电压范围的不同值之间。简而言之，数字信号是时间依赖信号，可以用两个物理参数之间的正弦波来表示。

模拟信号和数字信号之间的主要区别

模拟和数字都用于将数据或信号从一个地方传输到另一个地方。模拟信号可以用电子脉冲或正弦波表示，而数字信号可以用二进制数字（0或1）或方波表示。

模拟信号和数字信号之间存在一些关键区别，如下所示：