PCBブログ - PCB基板設計におけるアナログ回路とデジタル回路の違い

アナログ回路は、連続電圧や電流を操作して入力信号を表し、対応する出力を生成して連続変化信号を処理する回路システムである。デジタル回路は、デジタル信号（ハイレベルとローレベル）を操作して入力信号を表し、対応する出力を生成して離散状態を処理する回路システムである。アナログ回路は素子の増幅特性によって信号を処理（増幅または減衰）し、デジタル回路は論理ゲートやフリップフロップなどの組み合わせ論理回路（スイッチング特性）によって信号を処理する。

アナログ回路とデジタル回路は電子工学における2つの重要な回路システムであり、現代技術において重要な役割を果たしている。デジタル電気はアナログ電気を基礎に発展してきたもので、両者には違いがあり、密接なつながりがある。

アナログ回路

アナログ回路とデジタル回路の違い

アナログ回路はアナログ信号を処理する回路であり、デジタル回路はデジタル信号を処理する回路である。

アナログ信号は時間の関数であり、連続的に変化する量であり、デジタル信号は離散的な量である。すべての電子システムは特定の電子機器、電子回路をキャリアとしているため、信号処理、信号収集、信号回復はアナログ信号であり、中間部分の信号処理だけがデジタル処理である。具体的には、アナログ回路は主にアナログ信号を処理し、時間的に変化せず、時間領域と値領域は音声信号などの連続信号である。逆に、デジタル信号は変化し、デジタル信号処理は信号サンプリング、信号量子化、信号符号化を含む。

簡単な例を挙げます。

遠方から小さい音から大きい音へ、振幅変調、アナログ信号伝送（そのため、アナログ回路を使用すべき）すると、信号の振幅特性の中でアナログ音の強弱特性であるため、信号の振幅は伝送中にますます大きくなる。

しかし、デジタル信号が伝送される場合は、各レベルの音声サイズがコードに対応するコードを使用しなければなりません。音声入力では、サンプリングのたびに対応するコードが伝送されます。サンプリング周波数がどんなに高くても、サウンドがいくつのレベルに分かれていても、元のサウンドは失われていることがわかります。しかし、この損失はサンプリング周波数を増やすことで補償することができ、理論的にはサンプリング周波数は元の信号周波数の2倍より大きく、完全に回復することができる。

デジタル回路のレベルは標準化されており、アナログ回路はそうではありません。

アナログ回路とデジタル回路との接続

アナログ回路は、アクチュエータの実行を完了しながらデジタル回路に電力を供給するために使用される。

アナログ回路とデジタル回路では、信号の表現方法が異なる。増幅、フィルタリング、制限などのアナログ信号に対して実行可能な動作は、デジタル信号に対して実行可能である。実際、すべてのデジタル回路は基本的にアナログ回路であり、それらの基本的な電気原理はアナログ回路と同じである。相補金属酸化物半導体は2つのアナログ金属酸化物電界効果管からなる半導体であり、その対称相補的な構造はそれを高および低デジタル論理レベルの処理に適切にする。しかし、デジタル回路の設計目標はデジタル信号を処理するためであり、追加の処理なしに任意のアナログ信号を強制的に入力すると量子化ノイズが発生する可能性がある。

一連の離散時間における信号の値を表す関数を離散時間信号と呼ぶ。これは、最も一般的な離散時間信号が、均一（場合によっては不均一）な時間間隔でサンプリングされるアナログ信号であるためである。「離散時間」および「デジタル」という用語は、通常、同じ信号を記述するために使用される。離散時間信号のいくつかの理論はデジタル信号にも適用される。

アナログ回路とデジタル回路の機能を実現する方法

アナログ回路とデジタル回路は信号変化のキャリアでもあり、アナログ回路は回路中の信号の増幅と縮小は素子の増幅特性によって実現される動作であり、デジタル回路は信号の伝送特性によって実現される動作である。

アナログ回路では、電圧、電流、周波数、周期の変化は互いに抑制され、デジタル回路では、回路では電圧、電流、周波数の変化は離散的である。

アナログ回路は高電流と高電圧で動作することができ、デジタル回路は小電圧、小電流の底部消費電力で動作するだけで、安定した制御信号を完成または生成することができる。

技術の進歩と深さ学習の台頭に伴い、アナログ回路とデジタル回路は人工知能、機械学習、モノのインターネットなどの分野でますます多く用いられている。