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正 文

【在艾為】我如何用一盆紅燒肉,給吃瓜群眾們解釋模擬和數字電路的差別?

(2018/8/17 18:38)



前段時間回家,正好親戚到我家來聚會,七大姑八大姨飯桌上好久沒見面,一起聊天聊著聊著就聊到了我的工作。

親戚:聽說你前段時間去了一家新公司,你們公司做什么的啊?

我:我們公司做集成電路的,有功放啊,射頻啊,閃光燈啊,呼吸燈啊很多啊……

親戚A:…………(一臉懵逼狀)

親戚B:不懂。

親戚C(供電局的):你一個大學生,用通俗易懂的東西告訴我們,你們做什么,讓我們也學習學習,我們跟著年輕人多學習學習,以后也可以跟我們孫子孫女討論討論……


當時我的內心是崩潰的:這叫我怎么講?!我也學了好幾年才慢慢從初窺門徑的“小白”,逐漸轉變為一個初出茅廬的工程師呀!完了完了,這下在親戚長輩們面前啥都說不出來,用專業術語他們又聽不懂,看來是要出丑了,嚶嚶嚶……

專業解釋篇

集成電路就是數字電路和模擬電路,首先要搞清什么是數字信號、什么是模擬信號。



隨處可見的自然信號都是模擬信號,模擬信號在時間上和取值上都是連續的,畫出來就是一條連續的曲線,可以完全地“模擬”自然信號。


數字信號在時間上和取值上都是不連續的。數字信號存在“采樣”,數字信號的值只能在采樣點變化。數字信號存在“量化”,數字信號的值只能取到一些不連續的固定值,比如只能取0,1,2,3,不能取到中間的1.1,1.2,1.428571……數字電路中使用的數字信號一般只能取0和1。



接下來的解釋就簡單了:使用、處理模擬信號的電路,就是模擬電路;使用、處理數字信號的電路,就是數字電路。同時處理模擬和數字信號的電路(比如數模轉換器、數控振蕩器),被稱為數模混合電路,但是要強行二分歸類的話一般歸入模擬電路。


至于用什么原件搭,并不是重點。MOSFET、BJT 甚至真空電子管,都是既可以搭數字電路,又可以搭模擬電路。集成電路里更是把模擬電路和數字電路集成在同一塊芯片上,因為它們使用的原件基本是一樣的。


常見的電路里一般絕大多數都是數字電路,因為大規模數字電路設計起來比大規模模擬電路容易太多太多了,所以模擬電路計算機很早就被淘汰了。現在的模擬電路一般集中在輸入輸出和電源模塊上,比如無線或有線收發機、時鐘生成電路、帶隙基準源等。而運算電路基本全部由數字電路完成。


想到以上內容,我就開始糾結怎么跟一群沒有任何電路基礎的“吃瓜群眾”解釋這么多內容呢?就在我準備拿起筷子夾菜,順便換個話題,哈哈幾聲就掩飾過去時,我的余光突然掃到了一盆紅、燒、肉!

我的靈感

一下子就

蹭蹭蹭

冒上來了

我:要想了解集成電路呢,首先需要知道模擬電路和數字電路哈,那什么是模擬電路和數字電路呢?那我就用紅燒肉來打個比方。(用筷子戳戳紅燒肉,心想還是先忽悠過去了再吃吧,流口水ing)


#關于量化#

模擬電路就是,去菜市場買半斤豬肉,小販一切一稱就賣給你了。


數字電路就是,小販說對不起我們只有1斤這種規格的賣,你要么不買要么買1斤。


關于數模轉換

模擬電路就是,你錢包有RMB,豬肉也是按照RMB標價的;


數字電路就是,你錢包里只有一些大大小小的金塊,小販說對不起,我們不收金塊,你得去找地方換,這就是所謂的“數模轉換”


#關于數字信號的抗干擾性#



模擬電路就是,你把你要的半斤豬肉帶回家,一路上漫天都飛著蒼蠅,這些蒼蠅要么來從你的豬肉上啃下來一小塊,要么還給你送來一小塊粘在上面,回家一看,半斤豬肉要么變成了六兩要么變成了四兩;


數字電路就是,你不得不把從小販那里買來的1斤豬肉帶回家。同時,你也學會了小販的風格,跟蒼蠅說,你要么把整塊豬肉都拿走,要么拿整塊豬肉來。蒼蠅照做了,但是蒼蠅體力有限,回家發現買的1斤豬肉沒多也沒少。可以看出,數字信號的抗干擾性更強。


關于兩種信號的處理器件


模擬電路就是,你想把豬肉做成臘肉放起來,于是用鹽腌上,往罐子里一放就搞定了;


數字電路就是,你發現居然還要用加法器來加鹽,然后要用存儲器來放腌肉。同時你發現同樣是加鹽,你可以選擇帶不帶進位。同樣是存儲,你可以選擇永久存儲或者睡一覺醒來腌肉就不見了的存儲方法,于是你腦洞很大的開發了很多種腌肉的方法。


也就是說,模擬信號和數字信號處理器件不同,且數字信號處理更靈活多變。


——

在絞盡腦汁為“吃瓜群眾”們解釋了模擬電路和數字電路的差異后,我看著對面一張張震驚的臉,愉快地吃下了我夢寐以求的第一塊紅燒肉


其實,集成電路是一門非常高深的學問,絕不像我說的“一盆紅燒肉”那么簡單。做芯片,需要每一位工程師沉下心,去鉆研、去探索……正如之前有艾為小伙伴的一篇文章所寫的那樣:“做模擬芯片,就如同釀造茅臺。”

希望今后,能夠有更多志同道合的小伙伴加入艾為大家庭,用艾為人特有的嚴謹和用心,讓我們的團隊始終保持著足夠的競爭力和高速發展,讓艾為芯成為“中國芯”的優秀代表之一!






評 論
2樓 52RD網友 發表于 2018/9/29 14:17 回復
雖然不恰當。。。蠻裝逼的
1樓 52RD網友 發表于 2018/8/30 11:43 回復
雖然不恰當。。。蠻裝逼的
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