アナログ電子回路

アナログ回路に対するノイズの影響は、ノイズレベルの関数です。ノイズレベルが高いほど、アナログ信号はより乱され、徐々に使用できなくなります。このため、アナログ信号は「優雅に故障する」と言われています。アナログ信号は、非常に高いレベルのノイズがあっても、依然として理解可能な情報を含むことができます。一方、デジタル回路は、ある閾値に達するまではノイズの存在によってまったく影響を受けませんが、その時点で壊滅的な故障が発生します。デジタル通信では、誤り検出訂正符号化方式とアルゴリズムを使用することで、ノイズ閾値を上げることができます。それでも、リンクの壊滅的な故障が発生するポイントは依然として存在します。^{[ 7 ] [ 8 ]}

デジタルエレクトロニクスでは、情報が量子化されているため、信号が一定の範囲内にある限り、同じ情報を表します。デジタル回路では、信号は各論理ゲートで再生され、ノイズが軽減または除去されます。^{[ 9 ]}アナログ回路では、信号損失はアンプで再生できます。ただし、ノイズはシステム全体で累積され、アンプ自体もノイズ指数に応じてノイズを加算します。^{[ 10 ] [ 11 ]}

信号の精度には多くの要因が影響しますが、主な要因は元の信号に含まれるノイズと処理によって追加されるノイズです（信号対雑音比を参照）。部品のショットノイズなどの基本的な物理的限界により、アナログ信号の分解能が制限されます。デジタルエレクトロニクスでは、信号を表すために追加の桁を使用することで、精度が向上します。デジタル演算は通常精度を損なうことなく実行できるため、桁数の実際的な限界はアナログ-デジタル変換器（ADC）の性能によって決まります。ADCはアナログ信号を受け取り、それを一連のバイナリ数に変換します。ADCは、温度計や照度計などの単純なデジタル表示装置に使用できますが、デジタル音声録音やデータ収集にも使用できます。ただし、デジタル信号をアナログ信号に変換するには、デジタル-アナログ変換器（DAC）が使用されます。DACは一連のバイナリ数を受け取り、それをアナログ信号に変換します。オペアンプのゲイン制御システムにDACが組み込まれているのは一般的で、これはデジタルアンプやフィルタの制御にも使用できます。^{[ 12 ]}

アナログ回路は一般的に設計が難しく、同等のデジタルシステムよりも概念化に高度なスキルが求められます。^{[ 13 ]}アナログ回路は、アプリケーションがハードウェアに組み込まれているため、通常は手作業で設計されます。一方、デジタルハードウェアはアプリケーション間で共通性が高く、標準化された形で大量生産できます。ハードウェア設計は、主に同一のブロックの繰り返しで構成され、設計プロセスは高度に自動化できます。これが、デジタルシステムがアナログデバイスよりも一般的になった主な理由の 1 つです。ただし、デジタルハードウェアのアプリケーションはソフトウェア/ファームウェアの機能であり、その作成は依然として大部分が労働集約的なプロセスです。2000 年代初頭から、ソフトウェアを使用してアナログ設計を定義できるプラットフォームがいくつか開発され、より迅速なプロトタイピングが可能になりました。さらに、デジタル電子機器が現実世界と相互作用するには、常にアナログインターフェースが必要になります。^{[ 14 ]}例えば、すべてのデジタルラジオ受信機は、受信チェーンの最初のステージとしてアナログプリアンプを備えています。

SPICEなどのソフトウェア回路シミュレータの登場により、アナログ回路の設計は大幅に容易になった。IBMは1970年代に、他のシミュレータとは異なる疎行列を用いた回路解析手法を採用した独自の社内シミュレータASTAPを開発した。