Giáo án chuyên đề Vật lí 11 chân trời CĐ 2 Bài 6: Tín hiệu tương tự và tín hiệu số

HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh các tín hiệu tương tự (hình 6.1) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SCĐ, trả lời câu hỏi sau:

+ Tín hiệu tương tự là gì?

+ Thảo luận 1 (SCĐ – tr36): Vì sao sau khi âm thanh (sóng cơ) được chuyển thành tín hiệu điện từ thì ta thu nhận được tín hiệu tương tự?

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về tín hiệu tương tự.

- GV chiếu hình ảnh một dãy các giá trị rời rạc của hiệu điện thế (hình 6.2) cho HS quan sát.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SCĐ, trả lời câu hỏi sau:

+ Tín hiệu số là gì?

+ Việc truyền dữ liệu dưới dạng tín hiệu số có ưu điểm gì so với tín hiệu tương tự?

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về tín hiệu số.

- Để củng cố kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời nội dung Luyện tập (SCĐ – tr37)

Quan sát Hình 6.3 và chỉ rõ đường mô tả nào tương ứng với tín hiệu tương tự và tín hiệu số.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SCĐ, quan sát hình ảnh và trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

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

- GV mời đại diện 1 – 2 HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

*Thảo luận 1 (SCĐ – tr36)

Âm thanh truyền đi dưới dạng sóng cơ với biên độ sóng là hàm biến thiên liên tục theo thời gian. Do đó, khi sóng âm được chuyển thành tín hiệu điện từ dưới dạng hiệu điện thế, hiệu điện thế cũng là đại lượng biến thiên liên tục theo thời gian, đó là tín hiệu tương tự (hay tín hiệu liên tục).

*Luyện tập (SCĐ – tr37)

Ta thấy các đường vạch trắng phía trên chỉ nhận hai giá trị xác định nên đây là đường đặc trưng cho tín hiệu số. Trong khi đó, đường dạng sin màu vàng phía dưới luôn có giá trị biến thiên liên tục theo thời gian nên đường này là đường đặc trưng cho tín hiệu tương tự.

- 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 mới.

I. TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ (ANALOG) VÀ TÍN HIỆU SỐ (DIGITAL)

1. Tín hiệu tương tự

- Tín hiệu tương tự, còn gọi là tín hiệu liên tục, có giá trị hiệu điện hoặc cường độ dòng điện biến thiên liên tục theo thời gian.

- Tín hiệu tương tự có vô số giá trị của hiệu điện thế hoặc cường độ dòng điện tương ứng với từng thời điểm liên tục khác nhau.

2. Tín hiệu số

- Tín hiệu số có hiệu điện thế hoặc cường độ dòng điện nhận giá trị rời rạc, không liên tục theo thời gian.

- Việc truyền dữ liệu dưới dạng tín hiệu số có một số ưu điểm sau so với tín hiệu tương tự:

+ Chất lượng dữ liệu cao hơn.

+ Tín hiệu ít bị nhiễu.

+ Thiết bị có giá cả thấp hơn, dễ di chuyển.

+ Tín hiệu có thể được nén dễ dàng và có thể mã hóa.

+ Dễ dàng truyền tải qua mạng.

- Để quan sát hình dạng của tín hiệu tương tự và tín hiệu số, ta có thể sử dụng dao động kí điện tử.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SCĐ và trả lời nội dung Thảo luận (SCĐ – tr38)

2. Nêu những ưu điểm của việc truyền tải tín hiệu số so với truyền tải tín hiệu tương tự và trình bày quy trình của việc chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số.

3. Vì sao ta phải thực hiện chuyển đổi tín hiệu số sáng tín hiệu tương tự trước khi đưa tín hiệu ra máy phát?

- Sau khi HS trả lời, GV kết luận về ưu điểm của việc truyền dữ liệu dưới dạng số so với việc truyền dữ liệu dưới dạng tương tự và sự chuyển đổi tín hiệu.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SCĐ và trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

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

- GV mời đại diện 1 – 2 HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

*Thảo luận 2 (SCĐ – tr38)

- Một số ưu điểm của việc chuyển tải tín hiệu số so với chuyển tải tín hiệu tương tự:

+ Dữ liệu số dễ được nén hơn.

+ Thông tin dưới dạng tín hiệu số dễ dàng mã hóa.

+ Thiết bị sử dụng tín hiệu số có giá thành thấp và dễ sử dụng.

+ Dữ liệu số được chuyển tải dễ dàng qua mạng.

- Quy trình chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số được thực hiện bằng thiết bị có tên là ADC.

Các tín hiệu tương tự có giá trị thay đổi liên tục theo thời gian nên để đo các giá trị này, ra cần phải giữ giá trị này không đổi trong một thời gian ngắn. Việc này được thực hiện bởi mạch S/H. Tiếp theo, các giá trị này được chuyển đổi thành các giá trị gián đoạn sau khi đi quan mạch lượng tử hóa và mã hóa.

*Thảo luận 3 (SCĐ – tr38)

Để có thể phát ra tín hiệu dưới dạng âm thanh hoặc hình ảnh, tín hiệu phải có giá trị liên tục. Do đó, sau khi được truyền đi hoặc lưu trữ dưới dạng tín hiệu số, dữ liệu phải được chuyển đổi ngược trở lại thành tín hiệu tương tự nhờ bộ chuyển đổi DAC.

- 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 mới.

II. CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU

- Vì các tín hiệu như âm thanh, hình ảnh thường tồn tại dưới dạng tương tự nên cần thiết phải chuyển đổi tín hiệu từ dạng tương sang dạng số.

- Sau khi được ghi nhận bởi máy thu sóng thì những tín hiệu dạng số này cần phải được chuyển ngược lại dạng tương tự để thể hiện đúng thông tin có ích cần truyền đi.