(Trang 33)
| Thông tin được biến đổi thành dạng điện/quang phù hợp để truyền đi xa được gọi là tín hiệu. Hiện thực tế, tín hiệu có thể tồn tại ở dạng tương tự hoặc số. Tín hiệu số có độ đáng tin cậy và khả truyền dẫn tốt hơn tín hiệu tương tự và ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu hơn các kênh truyền thông (như môi trường không khí). Vậy bằng cách nào chúng ta có thể biến đổi một tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và ngược lại? |
I. TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ
Tín hiệu tương tự là tín hiệu liên tục theo thời gian (có vô số giá trị/mức biên độ trong một khoảng thời gian). Hình 5.1 trình bày dạng tín hiệu tương tự, đường cong biểu diễn tín hiệu tương tự đi qua vô số điểm.
Hình 5.1. Tín hiệu tương tự
a) Tín hiệu tuần hoàn
b) Tín hiệu không tuần hoàn
Điện áp
Thời gian
Tín hiệu tương tự có thể ở một trong hai dạng là tuần hoàn hoặc không tuần hoàn. Tín hiệu tuần hoàn có dạng sóng lặp lại sau mỗi chu kì (tín hiệu dạng sin hoặc cosin), còn tín hiệu không tuần hoàn không có sự lặp lại, tức không có chu kì. Ví dụ: Dòng điện mà chúng ta đang sử dụng là một tín hiệu tương tự dạng hình sin có tần số 50 Hz, chu kì của nó được tính như sau:
| EM CÓ BIẾT Tín hiệu được truyền trên đường dây cáp điện thoại có đỉnh với tổng đài là tín hiệu tương tự. Tín hiệu truyền hình đen trắng thập niên 90 là tín hiệu tương tự. Khi sóng âm thanh đập vào micrô được biến đổi thành tín hiệu điện có điện áp thay đổi liên tục, tín hiệu này cũng là tín hiệu tương tự. |
| Trong Hình 5.1 theo em đại lượng nào sẽ biến đổi liên tục theo thời gian? |
(Trang 34)
II. TÍN HIỆU SỐ
Tín hiệu số là tín hiệu rời rạc theo thời gian và thường được biểu diễn dưới dạng xung vuông. Tín hiệu số chỉ nhận một số hữu hạn các giá trị/mức điện áp trong một khoảng thời gian. Hình 5.2 trình bày dạng tín hiệu số, hình vẽ cho thấy có bước nhảy đột ngột mà tín hiệu tạo ra từ giá trị này sang giá trị khác.
Hình 5.2. Tín hiệu số
Điện áp
Giá trị 2 (mức 2)
Giá trị 1 (mức 1)
Thời gian
Ví dụ "1" có thể được mã hóa (hay biểu diễn) bằng giá trị điện áp dương, và "0" được mã hoá bằng giá trị điện áp bằng 0. Một tín hiệu số có thể có nhiều hơn 2 giá trị điện áp (một giá trị điện áp này gọi là một mức), trong trường hợp đó chúng ta có thể gửi nhiều hơn 1 bit (là đơn vị nhỏ nhất để biểu diễn thông tin, mỗi bit là một chữ số nhị phân 0 hoặc 1) cho mỗi mức. Hình 5.3 trình bày hai tín hiệu, tín hiệu thứ nhất có hai mức và tín hiệu thứ hai có bốn mức.
| Hãy cho biết, tín hiệu số với hai mức và tín hiệu số với bốn mức, tín hiệu nào cho phép mang nhiều bit hơn trên một mức? |
Hình 5.3. Tín hiệu số với 2 và 4 mức
a) Tín hiệu số với 2 mức
Điện áp
Mức 1
Mức 2
Mức 3
Mức 4
8 bit gửi trong 1s; tốc độ bit = 8 bit/s
Thời gian
b) Tín hiệu số với 4 mức
16 bit gửi trong 1s; tốc độ bit = 16 bit/s
| Tín hiệu tương tự và tín hiệu số có bao nhiêu giá trị (mức) điện áp, sự khác nhau cơ bản giữa tín hiệu tương tự và tín hiệu số là gì? |
(Trang 35)
III. TRUYỀN DỮ LIỆU DƯỚI DẠNG TƯƠNG TỰ VÀ DẠNG SỐ
Như chúng ta đã biết, dữ liệu (thông tin) có thể tồn tại dưới dạng tương tự hoặc số. Dữ liệu tương tự chứa thông tin liên tục, còn dữ liệu số chứa thông tin rời rạc. Tín hiệu tương tự có vô số mức điện áp trong một khoảng thời gian, còn tín hiệu số chỉ có một số hữu hạn các giá trị điện áp.
Hình 5.4. Đường truyền dữ liệu tương tự
Tín hiệu tương tự đầu vào
Đường truyền
Tín hiệu tương tự đầu ra
Hình 5.5. Truyền dẫn bằng tín hiệu số
Tín hiệu tương tự đầu vào
Tín hiệu số đầu vào
Tín hiệu số đầu ra
Tín hiệu tương tự đầu ra
Truyền dữ liệu dưới dạng tương tự là sử dụng các sóng liên tục dạng sin hoặc cosin để truyền tải thông tin (Hình 5.4); dữ liệu cần truyền được biến đổi thành tín hiệu tương tự (như các bộ chuyển đổi) và truyền đi trên đường truyền.
Truyền dữ liệu dưới dạng số là sử dụng các mức điện áp (các xung vuông, rời rạc) để truyền tải thông tin (Hình 5.5); dữ liệu cần truyền được biến đổi thành dạng tín hiệu số (như các bộ mã hóa) và truyền đi trên đường truyền.
Việc truyền dữ liệu dưới dạng tương tự có ưu điểm là tốn ít băng thông nhưng dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu, khó khôi phục sau khi tín hiệu bị suy giảm nếu có nhiều mức điện áp. Truyền dẫn dưới dạng số có nhược điểm là chiếm nhiều băng thông nhưng ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu, ít lỗi, dễ dàng phát hiện và sửa lỗi vì chỉ có hai giá trị khác nhau 0 và 1, tính bảo mật và hiệu quả cao hơn, có thể lưu trữ và dễ dàng xử lí.
| Hãy rút ra ưu, nhược điểm của việc truyền dữ liệu dưới dạng số so với việc truyền dữ liệu dưới dạng tương tự theo các gợi ý sau: a) Ảnh hưởng của nhiễu. b) Suy giảm trong quá trình truyền và ghi/đọc. c) Chất lượng tín hiệu và số lần sao chép. d) Khả năng khôi phục tín hiệu. e) Phạm vi truyền dẫn. g) Ảnh hưởng bởi nhiễu. |
(Trang 36)
IV. HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỬ DỤNG BỘ CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ - SỐ VÀ SỐ - TƯƠNG TỰ
Truyền giọng nói hoặc âm nhạc liên quan đến chuyển đổi tương tự - số (ADC) trước khi truyền và chuyển đổi số - tương tự (DAC) khi nhận.
Tín hiệu số có rất nhiều ưu điểm so với tín hiệu tương tự như: ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu, không bị suy giảm trong quá trình truyền, dễ dàng khôi phục, xử lí và lưu trữ... Tuy nhiên, các kênh truyền dẫn trong thực tế thường có băng thông giới hạn, trong khi tín hiệu số lại đòi hỏi băng thông khá lớn.
Hình 5.6. Ví dụ quá trình xử lí tín hiệu
Vào mic
ADC
Xử lí tín hiệu số
DAC
Phát ra loa
Tín hiệu tương tự
Tín hiệu ső
Tín hiệu tương tự
Các tín hiệu như giọng nói và âm nhạc đôi khi cần được chỉnh sửa, thêm bớt các hiệu ứng, hoặc lưu trữ trong máy tính và các thiết bị kĩ thuật số... Chính vì vậy, trong các hệ thống truyền giọng nói hoặc âm nhạc người ta thường sử dụng các bộ ADC và DAC để thực hiện việc chuyển đổi qua lại giữa hai loại tín hiệu này.
Ví dụ khi muốn truyền giọng nói hoặc âm nhạc từ nơi này đến nơi khác, người ta thực hiện chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang số (ADC) nhờ kĩ thuật PCM. Các tín hiệu số sau đó được mã hóa thành các xung điện được biến điệu trên các sóng mang có tần số cao để truyền qua các kênh truyền thông không khí hoặc dây cáp đến nơi nhận. Tại đây, quá trình chuyển đổi số thành tín hiệu tương tự (DAC) sẽ được sử dụng để khôi phục lại dạng tín hiệu gốc ban đầu.
Hình 5.7. Hệ thống truyền dẫn sử dụng bộ chuyển đổi ADC và DAC
Hình 5.7 mô tả sơ đồ nguyên lí hệ thống truyền dẫn sử dụng bộ chuyển đổi tương tự - số và số - tương tự. Đây là quá trình truyền tín hiệu giọng nói/âm nhạc trên các đài phát thanh. Tại phía phát, tín hiệu giọng nói hoặc âm nhạc từ micro (là tín hiệu tương tự) được khuếch đại sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu số nhờ bộ chuyển đổi ADC. Tín hiệu số sau đó có thể được xử lí, hoặc thêm các hiệu ứng... Để có thể truyền tín hiệu đi xa và qua các kênh truyền bị giới hạn về băng thông, tín hiệu số từ bộ ADC tiếp tục được chuyển đổi thành tín hiệu tương tự có tần số cao nhờ bộ biến điệu trước khi khuếch đại và đưa lên Anten phát. Tại máy thu, tín hiệu được xử lí, tách sóng (tách tín hiệu số ra khỏi sóng mang), chuyển đổi ngược trở lại thành tín hiệu tương tự nhờ bộ DAC, tín hiệu tương tự sau đó được khuếch đại công suất và phát ra loa.
(Trang 37)
| ? 1. Chức năng của các bộ điều biến và tách sóng trong Hình 5.7 là gì? 2. Tín hiệu thu được đằng sau micro trong Hình 5.7 là tín hiệu tương tự hay tín hiệu số? 3. Tín hiệu được phát ra loa trong Hình 5.7 là tín hiệu tương tự hay tín hiệu số? |
| Cho biết tại sao muốn truyền giọng nói hoặc âm nhạc chúng ta phải biến đổi chúng từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số? Khi muốn thu giọng nói hoặc âm nhạc chúng ta lại phải biến đổi ngược từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự? |
| EM ĐÃ HỌC
|
| EM CÓ THỂ Hiểu và phân tích được một hệ thống thu phát, truyền giọng nói hoặc âm nhạc sử dụng các bộ chuyển đổi ADC và DAC. |
| EM CÓ BIẾT Điện thoại di động ra đời khi nào? Chiếc điện thoại di động đầu tiên ra đời vào ngày 3 – 4 – 1973. Người phát minh ra điện thoại di động là Tiến sĩ Martin Cooper (Mắc-tin Cu-pơ), cựu Tổng Giám đốc đơn vị Hệ thống thông tin di động của Motorola. Chiếc điện thoại di động trên thế giới với tên gọi DynaTAC Motorola, có kích thước khá to, nặng và thô kệch. Cho đến nay, chiếc điện thoại di động đã không ngừng phát triển cả về công nghệ và kiểu dáng. Các thương hiệu sản xuất, di động hàng đầu trên thị trường có thể kể đến như Nokia, Blackberry, Samsung, LG, Sony Ericsson, Apple… Điện thoại di động đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Để truyền được tín hiệu tiếng nói qua hệ thống điện thoại người ta đã phải sử dụng rất nhiều kĩ thuật trong đó phải kể đến quá trình biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số và ngược lại mà chúng ta đã học ở trên. |
