Giáo án điện tử chuyên đề Vật lí 11 cánh diều Bài 2: Truyền tín hiệu

CHÀO MỪNG CÁC EM

ĐẾN VỚI TIẾT HỌC MỚI!

KHỞI ĐỘNG

Tín hiệu thông tin có vai trò then chốt trong truyền thông. Trước đây, các tín hiệu tương tự đã được sử dụng trong nhiều hệ thống thông tin. Hiện nay, do có nhiều ưu điểm nên truyền dữ liệu dưới dạng các tín hiệu số ngày càng chiếm ưu thế trong truyền thông.

Truyền dữ liệu dưới dạng số có ưu điểm gì so với truyền dữ liệu dưới dạng tương tự?

BÀI 2:

TRUYỀN TÍN HIỆU

NỘI DUNG BÀI HỌC

01

Ưu điểm của truyền tín hiệu số

02

Chuyển đổi tương tự - số và số - tương tự

03

Suy giảm tín hiệu

I.

ƯU ĐIỂM CỦA TRUYỀN TÍN HIỆU SỐ

1. Tín hiệu tương tự và tín hiệu số

THẢO LUẬN CẶP ĐÔI

Câu hỏi 1 (SGK - tr.29)

Đại lượng tương tự là đại lượng có thể có bất kì giá trị nào trong miền giá trị của nó. Nêu ví dụ đại lượng tương tự.

• Chiều cao của người (có thể là bất cứ giá trị nào trong một khoảng xác định),…

Ví dụ

• Thời gian:

Câu hỏi 2 (SGK - tr.29)

Đại lượng số chỉ có một vài giá trị (thường chỉ có hai giá trị). Nêu ví dụ đại lượng số.

Các mã nhị phân

Tín hiệu tương tự là tín hiệu thông tin trong đó thông tin được biểu diễn bằng đại lượng có giá trị liên tục.

GHI NHỚ

Tín hiệu số có giá trị không liên tục mà rời rạc theo thời gian và được biểu diễn tương ứng với các số “0” và “1”.

Tín hiệu số bao gồm một loạt các giá trị “cao” được biểu thị bằng số “1” và giá trị “thấp” được biểu thị bằng số “0”. Không có giá trị nào nằm giữa giá trị “cao” và giá trị “thấp”.

Câu hỏi 3 (SGK - tr.29)

Ở trung học cơ sở, bạn đã biết người ta chỉ dùng hai kí hiệu “0” và “1” để biểu diễn số trong máy tính, gọi là số nhị phân. Mọi dữ liệu trong máy tính đều là dãy bit. Bit chỉ có thể nhận một trong hai trạng thái 0 hoặc 1. Ví dụ, số 6 được biểu diễn dưới dạng số nhị phân 3-bit là 110.

Hãy biểu diễn số 9 và số 10 thành các số nhị phân 4-bit.

1001

1010

2. Ưu điểm của truyền tín hiệu số

Nêu ưu điểm của truyền tín hiệu số.

Ưu điểm của truyền tín hiệu số

Ít bị suy giảm trong quá trình truyền đi, có thể tái tạo tín hiệu về dạng ban đầu khi khuếch đại.

Có thể truyền qua một khoảng cách xa với sự tái tạo thường xuyên mà tín hiệu không bị suy giảm.

Ở các hệ thống kĩ thuật số, những dữ liệu bổ sung có thể được thêm vào các đường truyền.

Tín hiệu số tương thích với công nghệ hiện đại, có thể được lưu trữ và xử lí dễ dàng hơn.

II.

CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ - SỐ VÀ SỐ - TƯƠNG TỰ

1. Sự cần thiết

Do những ưu điểm vượt trội của tín hiệu số so với tín hiệu tương tự nên trước khi truyền đi, những dữ liệu dưới dạng tương tự như âm thanh, hình ảnh,…được chuyển đổi sang dữ liệu dưới dạng số.

Tại nơi thu nhận, các dữ liệu số này lại được chuyển sang dạng tương tự.

Ví dụ quá trình xử lí tín hiệu:

2. Sơ đồ khối hệ thống truyền tín hiệu số

Hình 2.4. Sơ đồ khối hệ thống truyền tín hiệu số trong chuyển đổi tương tự - số và số - tương tự

Hãy chỉ ra các khối chức năng chính của hệ thống truyền tín hiệu số trong chuyển đổi tương tự - số và số - tương tự.

1. Chuyển dao động âm thanh thành tín hiệu điện.

2. Trộn sóng.

3. Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số.

4. Chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự.

5. Tách sóng.

6. Loa.

3. Lấy mẫu

Lấy mẫu là gì?

Quan sát Hình 2.5 và cho biết:

GHI NHỚ

• Trong chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số (ADC), cần đo tín hiệu tương tự trong các khoảng thời gian đều đặn. Quá trình đó được gọi là lấy mẫu.
• Mỗi lần tín hiệu được lấy mẫu, việc chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số tạo ra một số nhị phân gồm một số bit nhất định. Vì mẫu được lấy nhiều lần trong một giây nên nhiều số nhị phân lần lượt được tạo ra và chuỗi số 0 và 1 trở thành tín hiệu số được truyền đi.

III.

SUY GIẢM TÍN HIỆU

Khái niệm:

Khi tín hiệu được truyền đi xa, công suất của tín hiệu sẽ giảm dần. Đó là sự suy giảm tín hiệu.

1. Một số nguyên nhân làm suy giảm tín hiệu

Khi tín hiệu điện truyền dọc theo dây dẫn, một phần năng lượng bị tiêu hao để làm nóng dây dẫn làm giảm công suất của tín hiệu khi đến cuối đường truyền.

1

Khi truyền qua sợi quang, tín hiệu ánh sáng có thể bị phân tán hoặc hấp thụ bởi các điểm bất thường trong cấu trúc vật liệu tạo nên sợi quang.

2

Tín hiệu truyền từ máy phát bằng sóng mang sẽ bị suy giảm cường độ do sự hấp thụ năng lượng của vật liệu mà sóng truyền qua.

3

2. Suy giảm chất lượng tín hiệu

Khi công suất tín hiệu giảm thì tỉ số giữa công suất nhiễu và công suất tín hiệu sẽ tăng lên. Hậu quả là chất lượng tín hiệu nhận được ở cuối đường truyền bị giảm đi, nhiễu có thể méo tín hiệu.

Để khắc phục sự suy giảm chất lượng tín hiệu, cần phải sử dụng các bộ khuếch đại để bù lại công suất tín hiệu.

Khi khuếch đại, phải loại bỏ được ảnh hưởng của nhiễu làm méo tín hiệu.

3. Suy giảm công suất tín hiệu

• 1 bel = 10 decibel (1B = 10 dB).
• Người ta còn dùng độ suy giảm tín hiệu trên một đơn vị độ dài và đo bằng dB/km.

LUYỆN TẬP

Phần 1: Bài tập trắc nghiệm

Cường độ.

Suy giảm tín hiệu là sự suy giảm về yếu tố nào của tín hiệu trong quá trình truyền đi?

Câu hỏi 1:

A.

Công suất.

B.

Biên độ.

C.

Tần số.

D.

Được biểu diễn bằng đại lượng có giá trị liên tục.

Đặc điểm nào sau đây đúng với tín hiệu tương tự?

Câu hỏi 2:

A.

Được biểu diễn bằng đại lượng có giá trị rời rạc.

B.

C.

D.

Bao gồm một loạt các giá trị “cao” và giá trị “thấp”.

Được biểu diễn bằng đại lượng chỉ có một vài giá trị.

Khi khuếch đại có thể tái tạo tín hiệu số về tín hiệu ban đầu.

Đâu không phải ưu điểm của truyền tín hiệu số?

Câu hỏi 3:

A.

Có thể được lưu trữ và

xử lí dễ dàng.

B.

Dữ liệu bổ sung có thể được thêm vào các đường truyền.

C.

Tín hiệu không bị nhiễu và suy giảm trong quá trình truyền.

D.

0,2825 mW.

Cho công suất tín hiệu tại đầu vào sợi cáp là 2mW, cáp có hệ số suy giảm là 0,3 dB/km, tính công suất tín hiệu ở đầu ra của cáp tại khoảng cách 5 km.

Câu hỏi 4:

--------------- Còn tiếp ---------------