數(shù)字集成電路設計是一個程序化的過程，包括將規(guī)格和特性轉換成數(shù)字塊，然后再進一步轉換成邏輯電路。與數(shù)字集成電路設計相關的許多限制來自鑄造工藝和技術限制。數(shù)字IC強調的是運算速度與成本比，數(shù)字IC設計的目標是在盡量低的成本下達到目標運算速度。設計者必須不斷采用更高效率的算法來處理數(shù)字信號，或者利用新工藝提高集成度降低成本。

數(shù)字IC多采用CMOS工藝，而模擬IC很少采用CMOS工藝。因為模擬IC通常要輸出高電壓或者大電流來驅動其他元件，而CMOS工藝的驅動能力很差。此外，模擬IC最關鍵的是低失真和高信噪比，這兩者都是在高電壓下比較容易做到的。而CMOS工藝主要用在5V以下的低電壓環(huán)境，并且持續(xù)朝低電壓方向發(fā)展。

對于數(shù)字電路來說是沒有噪音和失真的，數(shù)字電路設計者完全不用考慮這些因素。此外由于工藝技術的限制，模擬電路設計時應盡量少用或不用電阻和電容，特別是高阻值電阻和大容量電容，只有這樣才能提高集成度和降低成本。

在內心深處，我仍然認為自己是一名模擬工程師。我必須承認，我并不總是尊重數(shù)字設計師，因為我曾經相信他們的隊伍中充斥著拉普拉斯變換課程不及格的懶惰工程專業(yè)學生。畢竟，進行數(shù)字設計有多難?對于 LS7400 與非門，有上千種連接輸入和輸出的方法，但只有一種方法是正確的。使用 LM324 運算放大器，還有一千種連接輸入和輸出的方法，而且它們都是正確的!所以我得出結論，模擬設計才是真正的工程師所在!

話雖如此，當我看到數(shù)字主宰開始吞噬我的模擬電機控制游樂場時，你可以想象我的沮喪。一座又一座模擬設計專業(yè)知識的堡壘在無處不在的微處理器的無情攻擊下倒下了。我不可避免地被拖進了數(shù)字時代。但一路走來，我開始將微處理器視為朋友而不是敵人。我很快意識到，數(shù)字系統(tǒng)設計不僅僅是那些無法求解微分方程的工程師的逃避。事實上，從 z 變換的角度來看，設計數(shù)字控制系統(tǒng)與設計模擬控制器一樣具有挑戰(zhàn)性(如果不是更難的話)。今天很難想象沒有電機控制微控制器，因為某些技術(例如磁場定向控制)在經濟上什至是不可能的。

將微控制器放入電機控制系統(tǒng)的核心是當今相當普遍的做法。然而，有一些微妙之處值得一提，我稱之為“數(shù)字控制十誡”。

做好準備

雖然這在技術上不是一條誡命，但它確實是一種現(xiàn)象!用不了多久，我們就會依靠計算機本身來編寫實際的電機控制代碼。今天，我們使用軟件驅動程序從軟件的其余部分中抽象出外圍設備的硬件細節(jié)。很快，仿真工具將能夠抽象出整個電機控制軟件的工作!正如我被迫接受一種不同的電機控制硬件設計方法一樣，我預測我們將看到同樣的效果出現(xiàn)在許多軟件工程師身上，他們已經習慣于編寫自己的電機控制代碼。

持懷疑態(tài)度

您可能聽說過這樣的格言：“您可以在豬身上涂口紅，但它仍然是豬?！? 同樣的陳述適用于基于對控制系統(tǒng)的錯誤解釋的漂亮模擬輸出。仿真技術已經在電機控制設計過程中發(fā)揮了關鍵作用，并且這種趨勢將繼續(xù)增加，如上所述。但是，雖然這縮短了設計過程，但如果您沒有以現(xiàn)實為基礎的參考點來解釋仿真結果，它也可能很危險。計算機永遠不能代替人類的經驗或直覺。