Bài 2. Truyền tín hiệu - Chuyên đề học tập Lí 11 Cánh diều

KĐ

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?

Lời giải chi tiết:

Truyền dữ liệu dưới dạng số có ưu điểm:

• Truyền tín hiệu dưới dạng số sẽ ít bị nhiễu, có thể được tái tạo lại được sau quá trình truyền sóng
• Tín hiệu tương thích với công nghệ hiện đại, có thể được lưu trữ và xử lí dễ dàng hơn.
• Ở hệ thống kĩ thuật số, những dữ liệu bổ sung có thể được thêm vào các đường truyền, dễ dàng kiểm tra và sửa cữa tín hiệu đã được truyền trước khi được tái tạo cuối cùng.

CH 1

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.

Lời giải chi tiết:

Những ví dụ khác về đại lượng tương tự là thời gian, áp suất, khoảng cách và âm thanh,...

CH 2

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

Lời giải chi tiết:

Đại lượng số được biểu diễn tương ứng với các số "0" và "1"

Trong tín hiệu số, đại lượng vật lí đại diện cho thông tin có thể là dòng điện hoặc điện áp thay đổi, cường độ, pha hoặc phân cực của trường quang hoặc điện từ khác, áp suất âm, từ hóa của phương tiện lưu trữ từ tính, ... 

LT

Nêu ví dụ về tín hiệu tương tự và tín hiệu số.

Lời giải chi tiết:

Ví dụ tín hiệu tương tự: một bản nhạc hoặc tiếng chim hót, thì đó là một dạng của của tín hiệu tương tự. Vì các tín hiệu này được truyền đi liên tục và không ngắt quãng, tuy tần số có thay đổi theo nhiều biên độ khác nhau. Tín hiệu của tương tự có thể lưu trữ được dưới dạng băng video, ổ cứng,…

Ví dụ tín hiệu số: Tín hiệu số được sử dụng trong tất cả các thiết bị điện tử kỹ thuật số, đáng chú ý là thiết bị điện toán và truyền dữ liệu

CH

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

Lời giải chi tiết:

số 9 được biểu diễn dưới dạng số nhị phân 4-bit là 1001

số 10 được biểu diễn dưới dạng số nhị phân 4-bit là 1010

LT

Từ những ưu điểm của truyền tín hiệu số so với truyền tín hiệu tương tự, hãy thảo luận để rút ra:

Sự 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.

Lời giải chi tiết:

Vì giọng nói hoặc âm nhạc là tín hiệu tương tự nên để truyền đi xa cần phải chuyển đổi thành tín hiệu số và khi truyền đến nơi nhận ta cần phải chuyển đổi tín hiệu số thành tín hiệu tương tự để đầu ra có thể nghe được giọng nói hoặc âm nhạc.

CH

Lấy mẫu là gì?

Lời giải chi tiết:

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.

LT

Một tín hiệu có công suất đầu vào là P₁ =5,0 mW và công suất đầu ra là P₂=0,0002 mW. Xác định độ suy giảm tín hiệu tính bằng dB.

Lời giải chi tiết:

Độ suy giảm tín hiệu: \(10\lg \frac{{{P_1}}}{{{P_2}}} = 10\lg \frac{5}{{0,0002}} = 43,979dB\)

VD

Hình 2.6 là đồ thị biểu diễn một tín hiệu số ở đầu và ở cuối một đường truyền tín hiệu.

a) Đặc điểm nào của đồ thị này cho biết tín hiệu được truyền là tín hiệu số.

b) Nêu và giải thích ưu điểm của truyền dữ liệu số so với truyền dữ liệu tương tự.

c) Nêu và giải thích hai nguyên nhân khiến tín hiệu ở cuối đường truyền khác với tín hiệu ở đầu.

Lời giải chi tiết:

a) Vì tín hiệu trên đồ thị là những đường xung vuông tượng trưng cho tín hiệu số

b) Ưu điểm của truyền dữ liệu số so với truyền dữ liệu tương tự:

• Tín hiệu số có thể tái tạo lại sau quá trình truyền đi vì tín hiệu số được truyền dưới dạng một 1 và 0  còn tín hiệu tương tự thì khó có thể tái tạo lại được
• Không giống như tín hiệu tương tự, tín hiệu số có thể truyền được qua một khoảng cách xa với sự tái tạo thường xuyên mà tín hiệu không bị suy giảm.
• Tín hiệu số tương thích với công nghệ hiện đại, có thể được lưu trữ và xử lí dễ dàng hơn, ví dụ nhưng trong máy tính hoặc trên đĩa compact (CD). Nói chung, các mạch điện tử kĩ thuật số hiện đại đáng tin cậy hơn và có giá thành rẻ hơn các mạch tương tự.
• Tín hiệu số có thể bổ sung thêm dữ liệu vào các đường truyền, khi bổ sung dữ liệu có thể dễ dàng kiểm tra và sửa chữa tín hiệu đã truyền trước khi được tái tạo cuối cùng.

c) Tín hiệu ở cuối đường truyền khác với tín hiệu sở đầu là do khuếch đại tín hiệu và do sự suy giảm tín hiệu, hai nguyên nhân này có ảnh hưởng rất lớn trong quá trình truyền tín hiệu.