Giáo án chuyên đề Vật lí 11 kết nối Chuyên đề 2 bài 5: Tín hiệu tương tự và tín hiệu số 4 (P2)

HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS nghiên cứu mục II, tìm hiểu về những điểm chung của tín hiệu số thông qua việc trả lời các câu hỏi sau:

+ Thế nào là tín hiệu số?

+ Tín hiệu số nhận các giá trị như thế nào?

+ Lấy ví dụ về tín hiệu tương tự trong thực tiễn

-  Sau khi HS tiến hành thảo luận và phát biểu ý kiến, GV nhận xét và phát biểu thành kết luận: 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.

- GV chiếu hình 5.3 trong SGK, yêu cầu HS quan sát hình ảnh và trả lời câu hỏi 1 SGK – tr34: 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?

- GV cho HS đọc lại nội dung mục I và II (trang 33, 34 SGK); yêu cầu HS quan sát Hình 5.1 và 5.2 SGK và trà lời câu hỏi 2 SGK – tr34: 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?

- GV gọi một số HS đứng lên trả lời các câu hỏi này, sau đó GV tổng hợp các ý kiến và đưa ra đáp án cuối cùng.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS thảo luận nhóm, tìm hiểu những đặc điểm chung của tín hiệu số  

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS của các nhóm trình bày kết quả thảo luận về những đặc điểm chung của tín hiệu số

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức và chuyển sang nội dung mới.

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

* CH1 (SGK – tr34)

Tín hiệu số với bốn mức điện áp cho phép mang 2 bit trên một mức trong khi tín hiệu số với hai mức điện áp chỉ cho phép mang 1 bit trên một mức. Như vậy, tín hiệu số với nhiều mức hơn cho phép mang nhiều bit hơn trên một mức (cho phép truyền với tốc độ bit cao hơn).

* CH2 (SGK – tr34)

- Tín hiệu tương tự có vô số giá trị/mức điện áp trong một khoảng thời gian, còn tín hiệu số chỉ có một số hữu hạn các giá trị, như trong Hình 5.2 SGK tín hiệu số chỉ có hai mức điện áp (mức 1 và mức 2).

- Sự khác nhau cơ bản:

+ Tín hiệu tương tự liên tục theo thời gian (sử dụng một vùng giá trị liên tục để biểu diễn thông tin) thường có dạng sóng hình sin.

+ Tín hiệu số rời rạc theo thời gian (sử dụng các giá trị rời rạc 0 hoặc 1 để biểu diễn thông tin) thường có dạng xung vuông.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia HS thành các nhóm (6HS), yêu cầu đọc mục I, II, III SGK và thảo luận nhóm để  trả lời các câu hỏi theo gợi ý:

- GV yêu cầu 1 – 2 nhóm trình bày, sau đó chiếu nội dung và hình ảnh của các câu hỏi trên cho HS ghi vào vở học tập

- GV đưa ra nhận xét và tổng hợp vấn đề.   

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, quan sát thí hình ảnh, thảo luận, trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện các nhóm HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời nhóm khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung luyện tập.

III. TRUYỀN DỮ LIỆU DƯỚI DẠNG TƯƠNG TỰ VÀ DẠNG SỐ

Phiếu học tập (đáp án cuối hoạt động)

- Việc truyền dữ liệu dưới dạng tương tự có ưu điểm là tốn ít băng thông nhưng dễ bị ảnh hưởng bởi nhiều, khó khôi phụ lại dạng dữ liệu ban đầu vì óc nhiều mức biên độ.

- 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

Tên nhóm: ......................................................

Tên các thành viên: ........................................

Nội dung so sánh

Truyền dẫn bằng tín hiệu tương tự

Truyền dẫn bằng tín hiệu số

Ảnh hưởng của nhiễu.

Dễ bị ảnh hưởng

Ít bị ảnh hưởng

Suy giảm trong quá trình truyền và ghi/đọc.

Suy giảm mạnh

Ít bị suy giảm

Chất lượng tín hiệu và số lần sao chép.

Khó thực hiện việc sao chép và làm giảm chất lượng tín hiệu.

Dễ dàng sao chép thông tin và không làm giảm chất lượng, không hạn chế số lần sao chép.

Khả năng khôi phục tín hiệu.

Khó khôi phục tín hiệu vì có nhiều mức điện áp.

Dễ dàng khôi phục tín hiệu bằng cách sử dụng bộ lặp hoặc các bộ khuếch đại.

Khả năng nén, lưu trữ, xử lí, bảo mật.

Khó xử lí, lưu trữ và bảo mật.

Cho phép nén, xử lí và bảo mật tốt hơn.

Cho phép nhiều người dùng.

Hạn chế số người sử dụng

Cho phép nhiều người dùng đồng thời

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV Phân tích cho HS : 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 để truyền dẫn.

- GV giải thích cho HS: các tín hiệu như giọng nói, âm nhạc đôi khi cần được chỉnh sửa, thêm bớt các hiệu ứng, hoặc cần lưu trữ trong máy tính và các thiết bị kĩ thuật số nên cần phải được biến đổi thành tín hiệu số (sử dụng các bộ ADC) để phục vụ cho quá trình xử lí. Mặt khác, vì kênh truyền có băng thông giới hạn, tín hiệu số lại đòi hỏi băng thông lớn, để truyền đi xa cần phải thực hiện biến điệu trên các sóng mang có tần số lớn. Tại phía thu, quá trình tách sóng và chuyển đổi từ số sang tương tự cần được thực hiện để khôi phục lại dạng tín hiệu gốc ban đầu.

- GV giải thích ý nghĩa của từng khối trong sơ đồ hệ thống truyền dẫn sử dụng các bộ chuyển đổi ADC và DAC Hình 5.7 SGK.

- GV phân tích cho HS hiểu: quá trình phát và thu tín hiệu là hai quá trình ngược nhau.

- GV tiếp tục yêu cầu HS trả lời câu hỏi trong SGK của mục này:

+ CH1. Chức năng của các bộ biến điệu và tách sóng trong Hình 5.7 là gì?

+ CH2. Tín hiệu thu được đằng sau micro trong Hình 5.7 là tín hiệu tương tự hay tín hiệu số?

+ CH3. Tín hiệu được phát ra loa trong Hình 5.7 là tín hiệu tương tự hay tín hiệu số?

- Sau khi HS phát biểu ý kiến, GV nêu đáp án và tiếp tục tổ chức cho HS thực hiện hoạt động theo nội dung của mục này trong SGK

+ GV yêu cầu HS đọc lại nội dung mục III SGK và các Hình 5.6, 5.7 SGK để hiểu rõ về chức năng của từng khối trong hệ thống truyền dẫn

+ GV gọi một số HS đứng lên trả lời câu hỏi: Tại sao khi muốn truyền giọng nói, chúng ta phải biến đổi chúng từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số

+ GV gọi một số HS khác đứng lên trả lời câu hỏi: Tại sao khi muốn thu giọng nói chúng ta lại phải biến đổi ngược từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự?

- Sau khi các HS trả lời, GV tổng hợp và đưa ra đáp án cuối cùng.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, thảo luận, trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung luyện tập.

IV. HỆ THỐNG TRUYỀN DẪN SỬ DỤNG BỘ CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ - SỐ VÀ SỐ - TƯƠNG TỰ

Câu hỏi (SGK – tr37)

C1. - Chức năng của bộ biến điệu trong Hình 5.7 SGK là biến đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự có tần số cao để có thể truyền được đi xa (và đòi hỏi ít băng thông).

- Chức năng của bộ tách sóng thì ngược lại, nó biến đổi tín hiệu tương tự tần số cao thành tín hiệu số ban đầu.

C2. Tín hiệu thu được phát ra loa dâng sau micro trong Hình 5.7 SGK là tín hiệu tương tự, đây là tín hiệu điện có giá trị điện áp biến đổi liên tục.

C3. Tín hiệu thu được dăng sau micro trong Hình 5.7 SGK là tín hiệu tương tự, đây là tín hiệu điện có giá trị điện áp biến đổi liên tục.

HĐ (trang 37 SGK):

- Phải biến đổi tín hiệu giọng nói từ tương tự sang tín hiệu số là vì tín hiệu số có nhiều ưu điểm hơn so với tín hiệu tương tự như: dễ dàng xử lí, chỉnh sửa, thêm hiệu ứng hoặc lưu trữ trong máy tính và các thiết bị kĩ thuật số,... Do đó người ta thường sử dụng các bộ ADC để thực hiện việc biến đổi này. Tín hiệu số sau đó được mã hoá thành các xung điện hoặc được biến điệu trên các sóng mang có tần số cao để có thể truyền đi qua các dây dẫn hoặc kênh truyền vô tuyến có băng thông giới hạn.

- Khi muốn thu giọng nói phải thực hiện biến đổi tín hiệu từ số sang tương tự và sử dụng các bộ DAC để khôi phục lại dạng tín hiệu tương tự ban đầu trước khi phát nó ra loa.