模拟单回路控制系统典型构成如图6-1（a）所示，模拟控制系统的结构与简单数字控制系统的结构十分相似，其主要区别在于数字控制系统多了2个将数字信号与模拟信号进行连接的环节，也就是在模拟变量与数字变量之间进行转换的环节（不包括现场总线控制系统）。如图6-1（b）所示，数字控制系统的控制器多了一模拟信号到数字信号的变换器（即A/D变换器），以及一数字信号到模拟信号的变换器（即D/A变换器）。对于任何一个数字控制系统，这2个环节总是成对出现的。A/D变换器的主要功能是将模拟信号按照一定的采样周期在每个采样时刻进行采样，并把采样得到的数据保存至下个采样时刻，从而形成数字信号。D/A变换器的主要功能是将控制器或者其他仪表所处理的数字信号按照同样的采样周期在每个采样时刻转换成为模拟信号，并把转换后的模拟数据保存至下一个采样时刻。

图6-1（b）中采用虚线框表示的2个模块是在不同的数字控制系统中均可能采用的模块。如果控制系统采用了数字检测变送装置，如现场总线仪表，那么对于被测量信号的处理就存在多种可能性。如果检测变送装置是数字仪表，则被测信号是在仪表内部经过D/A模块变换成为数字信号，那么仪表可以直接输出数字信号；如果检测变送装置是模拟仪表然后外加一个数字模块，则被测信号在仪表内部是模拟信号，在传输时才被转换为数字信号进行输出，因此在检测变送环节的前后都有可能存在A/D或D/A模块。同样，如果检测变送装置和控制器都是数字仪表，则它们之间可以减少一对A/D模块和D/A模块，从而使得数字检测变送装置和控制器共同构成一个纯数字控制系统，最终通过控制器端的D/A模块直接输出模拟信号。

图6-1　简单控制系统框图——模拟与数字形式的对比

（a）简单模拟控制系统；（b）简单数字控制系统(www.daowen.com)

图6-2给出了连续变量y的采样结果与原数值对比的结果，曲线y表示连续变量y的实际值，折线y d则表示经过A/D模块采样后采用零阶保持器对采样信号进行保持后变量y的数值。两次采样之间的时间间隔即采样时间。

图6-2　变量采样前后的对比

从上面的分析可以看出，数字控制系统与原来的模拟控制系统最本质的区别是对于同一个变量，只有在采样时刻采样值才与实际值一致，其他时刻采样值与实际值一般不相等。也正是由于这个原因使之与模拟控制系统在基本理论和基本方法上都有了一些本质的区别。