数字信号和模拟信号的区别是什么？
数字信号和模拟信号的区别是什么？
?要高清楚数字电路和模拟电路，首先我们要了解数字信号和模拟信号两个概念。
数字信号（Digital signal），简称D；数字信号是时间的离散，数值离散的信号，它指人们抽象出来的时间上为连续的信号，其幅值的取值是离散的，且幅值被限制在有限数值之内。
数字信号存在采样，还存在量化，只能够取到一些不连续的固定值。例如二进制码的“0”和“1”就是数字信号，数字信号的高电平“1”在5V左右，低电平“0”会在0.7V以下。当数字信号采用断续化电压和光脉冲来表示时，一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来，才能够把信号从一个节点传到另一个节点。这也是模拟信号和数字信号它们两者之间可以进行相互转换的原因。
模拟信号（Analog signal），简称A，模拟信号是连续变化的量或信号；指信息参数在给定范围内表现为连续的信号或在一段连续的时间间隔内,其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。
人们生活中接触的信号基本上都是模拟信号。例如，温度的变化，天体的运动，时间的流逝，动物的运动等，上面这些都是连续的信息，都是模拟信号。模拟信号简单理解为，电信号模拟出其他信号。比如用电信号模拟出图像，模拟出声音的声波。
在工业自动化控制电路中，各种传感器、变送器、变频器等、PLC都需要采集模拟量信号给控制芯片来完成运行任务，例如PLC处理数字量比较拿手，它是不可以直接控制模拟量的，必须将模拟量转换为数字量。例如模拟量扩展模块，相当于“间接”控制模拟量。
还有，一般变送器有压力变送器、电流变送器、温度变送器等，它们的输出直流电信号有0-5V、0-10V、1-5V、0-20mA、4-20mA等，目前使用最广泛采用的是4~20mA电流来传输模拟量。工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。
知足常乐2022.3.17日晚于上海
数字信号与模拟信号在电路中是两种不同的信号，在电路中有很严格的区分，一般我们在电路板上可以看到它们分布在不同的区域，有的设计者直接将一块电路板中的模拟信号板与数字信号板分别设计成两块板，而且我们在电路板中模拟的地与数字信号的地都是严格区分的，如果要将数字地接入模拟地，我们也一般加了个二极管和滤波电容，下面我们来看下这两种信号的主要区别之处，这样才能够对这两种信号有一个深入的了解:
我们先从电压变化上面进行分析，模拟信号的电压是连续变化的，它是一个渐变的过程，数字信号的电压会出现高电压和低电压的交替的离散性变化，而且这个电压的变化时上升速度或者下降速度非常的快，在数字信号中的高电平与低电平交替变化中，低电平一般是零伏，高电平有的是3.3伏、有的是5伏、也有的是24伏，这个没有明确规定，我们区分模拟信号与数字信号最关键的一点就是是否有电压的高低离散性交替变化。
从电流方向上面分析，模拟信号可能会产生负电压，有的模拟信号会产生电流方向的交替变化，但数字信号不会产生负电压，数字电路中的低电平一般最低也是零伏，电流方向一般不会改变。
在实际运用中，数字信号一般用于通信电路中，在单片机控制领域运用的比较多，同时由于数字信号有高低电平的变化，我们可以通过改变高电平与低电平在一个周期所占比例的大小，从而改变输出电压，这就是我们PWM占空比，而模拟信号并不具备，模拟信号一般用在检测放大电路中比较多，对信号精度要求比较高的电路也一般用模拟信号。
当然在实际运用中模拟信号与数字信号都各有优缺点，模拟信号精度较高，但其抗干扰能力差，数字信号抗干扰能力强，但精度没有模拟高，这个具体的选择就要根据我们在实际运用中电路的要求来选择了。
在电学中，将连续变化的电压、电流等物理量称为模拟信号，而离散变化的电压、电流则称为数字信号。下面我们通过几个波形来详细介绍一下模拟信号和数字信号的区别。
上图是一个正弦波交流电流的波形，从波形图可以看出，该交流电流的大小会随着时间而连续变化，像这种随着时间连续变化的物理量即为模拟信号。模拟信号在日常生活中很常见，譬如家用的220V交流电压、环境温度及光线的变化、蓄电池的放电、人的说话声，这些皆为模拟信号。
数字信号的波形如上图所示，是一个由一系列高低电平组成的离散变化的物理量。数字信号在生活中较少见，但各种数字电路及单片机的工作却离不开数字信号。
在74LS系列数字电路（该系列的IC工作电压为5V）中，其输出电压幅度≥2.4V，称为高电平，并用数字“1”来表示；输出电压幅度≤0.4V，称为低电平，并用数字“0”来表示，所以亦可以说，数字信号就是一系列的“0”和“1”的组合。
像我们家用的可PWM调光的LED照明灯，实际上就是由PWM调光IC输出一系列波形如上图所示的0、1数字信号来调节LED灯亮度的。“1”数字信号的宽度不同，LED灯的亮度亦不同。
模拟信号和数字信号之间是可以相互转换的。想将模拟信号转为数字信号，可以采用上图所示的LM339电压比较器对模拟信号进行整形即可。LM339的Ur端接0V参考电压，模拟信号由LM339的Uin端输入，这样比较器的输出即为数字信号。若想将数字信号转为模拟信号，可以采用DAC转换器（即数模转换器）将数字信号转为模拟信号。
数字信号只有“0”和“1”两种状态，摸拟信号则可以是任意数值状态
数字信号是数字化的，在计算机系统中，CPU只认识“0”和“1”两个数字，所以数字信号需要由“0”和“1”构成的二制数来表示。而摸拟信号则是连续变化的物理量，它的频率、幅度、相位都可以随着时间连续的变化。
数字信号
数字信号只有“0”和“1”，我们把“0”对应为低电平，把“1”对应为高电平。大家都听过集成电路是由大规模的晶体管组成的吧？这种晶体管组成的逻辑就是TTL（Transistor-Transistor Logic）了。在这种处理数字信号的电路中，需要定好一个规则：>2.4V为高电平（H）；<0.4V为低电平（L）。规则定好后，通讯和数据的的处理，我们只认高电平（H）=1和低电平（L）=0了。
一个高电平（H）代表“1”，一个低电平（L）代表“0”，两个高电平（H）代表“11”，两个低电平（L）代表“00”，如此类推。因为这个高电平或者低电平的宽度不是固定的，可以长，也可以短，一个连续的高电平，是区分不出是一个“1”，还是多个“1”的。所以还需要引入时钟同步信号。时钟信号由固定宽度的高低电平形成，在时钟信号的电平由高变为低时，如果数字信号是高，那就是“1”了，反之则为“0”。由此可见数据传速和处理的速度由时钟信号的频率决定的，这就是我们平常所说的CPU主频了，频率越高，处理速度就越快了。
所以数字信号是：在取值上是离散的、不连续的信号。
摸拟信号
摸拟信号它是一个连续变化的物理量，比如温度、电流、电压、压力等这些信号，它可以很小，也可以很大，它的数值是无限的。
在现实现生活中的各种物理量，就像我们说话的声音，其实它就是一个摸拟的信号。摸拟信号有着精确的分辨率，信号处理也简单，可以直接通过三极管或者运放来进行放大处理。但摸拟信号很容易受到干扰，受干扰后的摸拟信号就难以还原了，所以我们一般都会将输入的摸拟量信号进行数字化，再进行计算机处理和传输。
摸拟信号与数字信号的转换
摸拟信号转化为数字信号需要进行采样和量化两个过程。把采样到的摸拟信号值根据一定的规则是把它量化为一个固定的数值。
再举一个简单的例子：把0~5V的电压传化为数字信号
首先我们要定好规则：数值0代表0V电压，数值1023代表5V电压，为什么是1023代表5V呢？这就是量化的精度了，我们也可以定2047=5V，这样精度就更高。
这样就得到：0.0049V=1；0.0098V=2；0.0147V=3；如此类推。
同理，数字信号也是可以转换为摸拟信号的，只是过程相反，比如，数字MP3的歌曲经过数字解码后，最后也得转换为摸拟信号才可以通过扬声器发美妙的声音。例如LED的调光，也是一个数字信号转换为摸拟信号经典实例，通过不同占空比的PWM数字信号去控制RGB LED的颜色比例，就可以得到“无限”等级的亮度和颜色了。当然这里所说的“无限”也是有一定的精度限制的。
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数字信号比模拟信号更加稳定！
就拿我们家里的电视来说吧，之前的那种黑白电视就是模拟的，而现在的有线电视就是数字的。
如果说模拟电视的清晰度在0-100之间；
那么数字电视的清晰度就只有0和100，只有这两种状态！
像上图这种黑白的模拟信号电视的清晰度是不一致的，一会儿清楚，一会儿又刺刺拉拉的乱跳，这就是模拟信号的局限性。
为什么出现这样的结果呢？
这得从模拟信号说起，我们现在用模拟信号来传输一个0、1、2、3，四个数字，电路如下图所示：
电源电压为3V，电阻阻值是一样的，这样每一个电阻上方都有一个不一样电位，我们可以根据这个电位的大小识别哪一个数字。比如说0V代表0，3V代表3。
那么这个模拟信号的局限性在哪呢？
- 如果传输的值不是3个呢，而是100个，这样电压会很密集，每隔0.03V就有一个模拟信号，如果再加上外部的干扰，信号就会受到干扰，造成信号失真。所以我们看黑白电视时老是刺刺拉拉的，就是这个原因。
- 由于下图中的电阻阻值不是完全一致，所以我们收到的并不是稳定的0V、1V，这就对后续电路判断造成了困扰，因为它可能会出现0-3V中的任何一个值。
由于模拟信号的连续的，所以模拟信号可以看成是这样的：
数字信号
我们还来表示0-3这些数字，这次用数字信号，看看如何做。
我们只需要用两个开关就可以解决，两个开关全部断开为零，两个开关全部闭合代表3。
通过开关状态来传输信号最大的好处是稳定，因为这开关要么开，要么关，它没有中间值在里面捣鬼。
所以说数字信号是这样的：
有人会说了，如果通过数字信号传输的的话，这得需要多少开关啊，比如说传输60000这个数字？
最多16个就够了，不信的话你可是自己试试，通过怎样的开和关的组合才能表示出60000这个数呢？
朋友们好，我是电子及工控技术，我来回答这个问题。对于接触电子技术的朋友来说数字信号和模拟信号是绕不开的两个及其重要的概念，我们在学习的时候都是先学习模拟信号电路，再学习数字信号的电路，这是符合认识事物的客观规律的。对于没有接触数电和模电的朋友可能对它们俩的差别不是很清楚，今天我用通俗的话语给没接触这个概念的朋友们普及一下。
什么是模拟信号
模拟信号我们通俗的说就是连续变化的量，所谓这个连续就是在数值上可以被任意地“切割”，这个数值你可以让它无限地“切割”，比如我们常见的模拟量信号有电流信号和电压信号两种，在电流信号种，如果我们要在20毫安到24毫安之间传输一电流信号的话，我们可以按20毫安的电流值进行传输，也可以按20.1毫安的电流值进行传输，还可以按20.11毫安的电流值传输等等，总之，在20毫安到24毫安之间你可以任意地“切割”这些数字，这就是我们所说的连续变化。不仅在电路中的模拟信号是连续不断的量值，其实这样的连续变化的量值在我们生活中是随处可见的，比如温度的高低、距离的长短、空间的高低等等都是连续变化的量值。
什么是数字信号
对于数字信号是在模拟信号使用过程中呈现出不足才出现的，它是电子技术发展到一定阶段的产物。例如对于电流信号或者电压信号如果我们把它用“0”和“1”这样的数字来表示的信号就叫数字信号。比如我们每天上楼梯，都是一个台阶或者两个台阶的上，而不能只上二分之一个台阶或者三分之一个台阶的。数字信号与登楼上台阶是非常相似的。
我们还以前面的20毫安电流信号为例子，如果我们要对它进行数字信号处理首先就要对电流信号进行取样，我们用取样电路来获取模拟信号的幅值，这样会获得在时间上是分离的，而在电流数值上与模拟电流相应点一致的取样信号，也就是说这时在时间上是离散的，而在电流数值上仍是连续的。第二步就该对刚才取样的信号进行数字转化了，它输出的就是“1”和“0”这两个数的组合，这个组合我们称为二进制，这种组合的方式与取样的电流信号的数值是一致的，它获得的数字信号就是“00010100”，从而就会得到了一个不仅在时间上是离散的，而且在数值上也是离散的了，不过这个离散的数值量通过进制的转化可以发现他与20是对应的，即1乘以2的四次方加上1乘以2的二次方正好等于二十，通过以上的例子我们就不难理解什么是数字信号了。
数字信号与模拟信号的区别与联系
通过我们对数字信号与模拟信号的解释我们基本上可以得出，模拟信号是一个连续的量，它在时间上和数值上都是连续的，在数值上可以进行无限的”切割“。而数字信号在时间上和数值上都是离散的，它的最小单元就是“0”和“1",无法对“0”和“1"进行”切割“。以上是它们在表现形式上的区别。
另外我们从它们所体现的的精度上来说数字信号的精度是比模拟信号的精度要高出许多的，我们知道由于测量模拟量的仪器和设备受技术的限制，对于精确的测量比较困难，对于数字量来说，由于数字技术的发展很快，特别是一些模数转换技术的发展，它的精度要比模拟量要高出许多。
最后从抗干扰能力来说，数字信号的抗干扰能力要比模拟信号的抗干扰能力强出许多，因此现在许多电子设备都采用了数字技术，模拟技术逐渐都被淘汰了。当然对于电子技术来说，由于数字技术是建立在模拟技术基础之上的，两者之间是可以相互转化的。
以上就是我对这个问题的看法，希望能解答你的疑惑。欢迎朋友参与讨论，敬请关注电子及工控技术，感谢点赞。