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

CHÀO MỪNG CÁC EM

ĐẾN VỚI TIẾT HỌC MỚI!

KHỞI ĐỘNG

Từ năm 2021, Việt Nam không sử dụng sóng truyền hình tương tự và thay thế bằng truyền hình kĩ thuật số.

Truyền hình kĩ thuật số và truyền hình tương tự khác nhau như thế nào và ưu điểm của truyền hình kĩ thuật số là gì?

BÀI 6:

TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ VÀ TÍN HIỆU SỐ

NỘI DUNG BÀI HỌC

01

Tín hiệu tương tự (analog) và tín hiệu số (digital)

02

Chuyển đổi tín hiệu

03

Hệ thống truyền kĩ thuật số

1.

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

TÍN HIỆU TƯƠNG TỰ

• Tín hiệu tương tự là gì?
• Vì sao sau khi âm thanh (sóng cơ) được chuyển thành tín hiệu điện từ thì ta thu nhận được tín hiệu tương tự?

Quan sát hình và trả lời câu hỏi:

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.

GHI NHỚ

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.

Sau khi âm thanh (sóng cơ) được chuyển thành tín hiệu điện từ thì ta thu nhận được tín hiệu tương tự vì:

Âm thanh truyền đi dưới dạng sóng cơ với biên độ sóng là hàm biến thiên liên tục theo thời gian.

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).

TÍN HIỆU SỐ

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

Quan sát hình và trả lời câu hỏi:

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

GHI NHỚ

Ưu điểm của tín hiệu số so với tín hiệu tương tự:

01

02

03

05

04

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.

Luyện tập (SGK - tr.37)

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

Hình 6.3. Hình ảnh mô tả các tín hiệu điện từ trên màn hình của dao động kí điện tử

Chỉ nhận hai giá trị xác định nên đây là đường đặc trưng cho tín hiệu số.

Đường dạng sin biến thiên liên tục nên đây là đường mô tả tín hiệu tương tự.

2.

CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU

THẢO LUẬN CẶP ĐÔI

Thảo luận 2 (SGK - tr.38)

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.

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.

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

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

Sơ đồ hoạt động của thiết bị 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.

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

Thảo luận 3 (SGK - tr.38)

Để có thể phát ra tín hiệu dưới dạng âm thanh hoặc hình ảnh, tín hiệu phải có giá trị liên tục.

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.

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 tự 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.

KẾT LUẬN

3.

HỆ THỐNG TRUYỀN KĨ THUẬT SỐ

Em hãy mô tả sơ lược quá trình thu nhận, truyền tải và phát tín hiệu kĩ thuật số sử dụng ADC và DAC.

Quá trình thu nhận, truyền tải và phát tín hiệu kĩ thuật số sử dụng ADC và DAC được mô tả sơ lược như sau:

Máy thu tín hiệu ghi nhận các thông tin gốc và chuyển thành sóng điện từ, là những tín hiệu tương tự.

Qua bộ ADC, các tín hiệu tương tự được chuyển hóa thành tín hiệu số. Các tín hiệu này có thể được xử lí bởi các máy tính, được lượng hóa và mã hóa. Các tín hiệu số này được phát ra bởi các thiết bị chuyên dụng như anten.

Thiết bị thu sẽ ghi nhận các tín hiệu số đã được truyền đi trong không gian. Các tín hiệu số này đi qua bộ DAC, được chuyển đổi ngược lại thành các tín hiệu tương tự và sẽ được phát ra dưới dạng thông tin nguyên bản bởi một thiết bị phát (loa).

LUYỆN TẬP

Phần 1: Bài tập trắc nghiệm

0.

Tín hiệu tương tự có bao nhiêu giá trị của hiệu điện thế hoặc cường độ dòng điện tương ứng với từng thời điểm liên tục khác nhau?

Câu hỏi 1:

A.

Vô số.

B.

1.

C.

10.

D.

Vôn kế.

Để quan sát hình dạng của tín hiệu tương tự và tín hiệu số, người ta sử dụng thiết bị nào?

Câu hỏi 2:

A.

Ampe kế.

B.

Máy phát âm tần.

C.

Dao động kí điện tử.

D.

Ghi nhận các thông tin gốc và chuyển thành sóng điện từ.

Máy thu tín hiệu trong hệ thống truyền kĩ thuật số có chức năng gì?

Câu hỏi 3:

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