「科普」你分得清什么是模擬量、數(shù)字量、開關量和脈沖量嗎？

數(shù)字量是最常用的模擬量。例如，開關量有一個或多個輸入信號（如電壓、電流、脈沖等）。數(shù)字量是一種數(shù)字化的數(shù)據(jù)。它在一個給定的范圍內(nèi)連續(xù)變化。這些數(shù)字可以由一個或多個傳感器或邏輯單元收集。

模擬量和數(shù)字量是相對的，即模擬量是指“物理信號”，而數(shù)字量是指“數(shù)據(jù)信息”。我們在這里談論的是模擬信號的轉換過程和數(shù)據(jù)信息的傳輸過程。

什么是模擬量？

模擬量是一種由傳感器采集的物理信號，如電壓、電流、溫度等，它們可以被轉換成數(shù)字信號，再經(jīng)過采樣和處理，得到相應的數(shù)字信息，這些數(shù)字信息通常都以二進制數(shù)形式存在。這些二進制數(shù)據(jù)通常通過模擬設備生成、傳輸和處理，例如A/D轉換器或數(shù)字I/O卡等。

模擬信號不能用來傳輸或轉換為數(shù)字信號，因為它們不能被數(shù)字化。正如我們將在第二部分中解釋的那樣，例如開關、按鈕等模擬變量在模擬設備中無法被數(shù)字化，因為它們沒有對應的模擬輸出設備和對應的數(shù)字輸入設備。

模擬量中有些數(shù)據(jù)也可以用數(shù)字來表示。例如：

1.開關量

開關量通常是用一個或多個物理開關來表示，例如，開關接通或斷開。開關量通常以二進制數(shù)據(jù)的形式輸入，例如電壓、電流等，但它們也可以用數(shù)字量表示，例如脈沖。

開關量的類型有很多種。

一些開關量可以直接使用數(shù)字輸入設備進行模擬操作。例如，門和燈的開關是直接用數(shù)字來表示的；或者開關（繼電器）可以在模擬設備中被觸發(fā)（動作）后立即輸出。

另一些開關量是通過二進制轉換器或數(shù)字I/O卡進行模擬操作。如果二進制數(shù)據(jù)與輸入的二進制數(shù)據(jù)之間的差異很大，那么這種方法就不太可能工作。例如，開關量輸入可以被轉換成模擬信號，但無法被轉換成數(shù)字信號，因為開關沒有對應的模擬輸出設備。但是，開關量可以被轉換成二進制數(shù)字信號，然后通過數(shù)字I/O卡輸入到計算機進行處理。

使用開關量作為模擬變量會帶來很多問題。當兩個變量之間存在很大的差異時，會導致使用轉換器或I/O卡進行模擬操作時產(chǎn)生的誤差過大；當兩個變量之間的差異非常小時，則會導致信號失真、噪聲或信號丟失等問題。此外，這些差異可能導致不同傳感器或不同輸入設備之間產(chǎn)生誤差。

將開關量轉換為數(shù)字信息需要用到A/D轉換器或數(shù)字I/O卡等設備。但如果要使用模擬輸入設備進行數(shù)字操作并保持輸入數(shù)據(jù)的完整性，則需要在信號輸入前使用合適的前置放大器（例如濾波電路）。同時應避免在 AD轉換器中使用過多的增益（例如16- bit）。

2.模擬量

我們把模擬量描述成一系列連續(xù)變化的物理量。這意味著它們可以以數(shù)字形式被編碼或解碼，并且可以通過A/D轉換器進行處理。

模擬量中的信號通常由兩部分組成：傳感器和信號轉換器，傳感器將輸入的信號轉換為數(shù)字信息，信號轉換器將數(shù)字信息轉換為模擬輸出信號。

常見的模擬量是電壓、電流、溫度和壓力。模擬量的信號一般可以用一個或多個邏輯單元來表示，例如A/D轉換器或數(shù)字I/O卡。

模擬量可以從物理設備轉換為數(shù)字設備，因為它們可以用A/D轉換器或數(shù)字I/O卡來采集。它們的輸出可以是模擬信號，也可以是數(shù)字信號，但是大多數(shù)情況下它們都是數(shù)字信號。因為模擬量沒有對應的物理設備，所以它們不能用來傳輸或處理。相反，模擬量可以通過各種A/D轉換器進行轉換，但這些A/D轉換器不能接收數(shù)字信號。

當我們談論“開關”時，我們通常指的是兩個輸入之間的開關。這意味著當有一個開關時，它必須打開和關閉以接通或斷開它。這種類型的開關也被稱為“繼電器”。由于繼電器有觸點（而不是電線），因此它的位置非常重要：如果它沒有接觸到觸點，那么該觸點就不會打開或閉合。因此，繼電器必須與特定的電路連接才能接通或斷開電路。

繼電器、電磁閥和其他類型的開關需要特殊的電路連接，稱為“接插件”或“接線端子”。盡管接插件通常用于連接器件（如開關、繼電器或電磁閥門），但它們也可以用于其他目的。

接插件也稱為“模塊”，它是由不同類型的電子元器件組成的電路模塊、單元或子系統(tǒng)。接插件由電線連接在一起時構成一個電路系統(tǒng)，它們通常連接在一個電路板上。接插件通?？梢宰鳛椤半娐钒濉眮硎褂茫鼈円部梢酝ㄟ^接插件、連接器組成的系統(tǒng)來使用。

3.脈沖量

脈沖量也稱為脈沖，是一個持續(xù)時間為0.1微秒的輸入信號，通常以脈沖的形式傳輸。如果輸出端同時存在兩個或多個模擬量，則稱為多路開關。脈沖通常作為數(shù)字輸入和輸出設備的一部分。

數(shù)字信號的傳輸？

數(shù)字信號的傳輸包括數(shù)字信號在傳輸過程中的轉換和處理。數(shù)字信號通常以二進制形式進行傳輸，但也可以使用其他表示形式（如矢量數(shù)據(jù)）。這些數(shù)據(jù)通常被稱為“碼元”（例如： bits, shift, and range）。

在傳感器中使用的數(shù)字I/O卡中就存在二進制數(shù)據(jù)格式和字符串格式之間的轉換問題。這些轉換涉及到數(shù)字I/O卡與計算機之間的通信，可能會產(chǎn)生許多其他問題。例如，一些數(shù)字I/O卡不支持模擬輸入，因為它們沒有數(shù)字輸出設備或接口。如果您想通過計算機訪問脈沖量或開關信號，則必須使用轉換器（如A/D轉換器、串行轉換器等）或軟件工具來進行轉換和處理。

除了數(shù)字I/O卡外，一些數(shù)字I/O卡還帶有一個數(shù)字輸入端口和一個數(shù)字輸出端口。對于許多其他設備，則需要將輸出端與模擬輸入端分開連接以實現(xiàn)獨立運行或更簡單地使用模擬輸入（例如電壓）作為驅動。

如何根據(jù)需要選擇模擬量和數(shù)字量？

對于某些應用程序，需要一種設備來進行模擬量和數(shù)字量的轉換，例如測量溫度、壓力或振動等。在這種情況下，您可以使用模擬輸出設備（例如溫度計）來實現(xiàn)轉換，或使用數(shù)字輸出設備（例如繼電器或接觸器）來實現(xiàn)轉換。對于其他應用程序，您可以使用模擬輸入設備來生成脈沖信號或用于通信的二進制數(shù)據(jù)。