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集成电路主要分为数字集成电路和模拟集成电路两大类。数字集成电路是处理自变量和因变量均为离散状态的数字信号的集成电路。数字信号通常用二进制数字表示，即仅有逻辑低“0”和逻辑高“1”两种状态，根本原因是电路只有“断开”和“连通”两种状态。数字信号的特点使得数字电路具有较强的抗干扰能力，不易受外界干扰，因此其精度高，适合复杂的计算。随着集成电路工艺的发展，数字集成电路的规模和计算性能显著提升，在计算机、数字通信和数字仪器等领域中得到广泛的应用。但这并不意味着数字电路能够处理所有问题。由于人们所处的现实世界里存在的各种自变量和因变量均为连续的信号（即模拟信号），因此对现实世界中连续信号的处理离不开模拟集成电路。
模拟信号处理过程如图1-1所示，以声音信号为例说明模拟信号的处理过程。首先，声音信号被声音传感器（麦克风）转换为在时间和幅度上都连续的电压形式的模拟信号，通常可能还会对其进行放大和滤波处理以增加信噪比（SNR）。其次，利用模数转换器（ADC）对模拟信号进行采样和量化处理，将模拟信号在时间和幅度上离散化，输出数字信号。再次，使用数字信号处理器（DSP）对ADC输出的数字信号进行变换、滤波、编码等处理，完成信息的存储或传输。为将该信号重新返回现实世界中，将数字信号解码后送给数模转换器（DAC）转换为模拟信号。最后，对该模拟信号进行滤波，利用驱动电路驱动扬声器重新转换为现实世界中的声音信号。
图1-1 模拟信号处理过程
在上述对模拟信号进行放大、滤波、采样和量化并将其最终返回现实世界的过程中，都离不开模拟集成电路，这说明模拟集成电路在电子系统中发挥着不可替代的作用。常见的基本模拟集成电路包括电流源、电压基准、滤波器、放大器和比较器等，它们可以组成更为复杂的模拟集成电路，包括开关电容电路、ADC电路、DAC电路和锁相环电路等。
因为模拟信号更容易受到外界干扰，因此模拟集成电路设计给设计人员带来了更高的挑战。模拟集成电路设计中充满了各种因素的折中，设计人员需要在速度、功耗、增益、电源电压、电压摆幅、线性度、噪声、成本和鲁棒性等性能要求之间进行折中，最终做出最佳设计，因此通常将模拟集成电路设计称作一门艺术。