Chuyên đề Vật lí 11 Bài 5 (Kết nối tri thức): Tín hiệu tương tự và tín hiệu số

Giải Chuyên đề Vật lí 11 Bài 5: Tín hiệu tương tự và tín hiệu số

Khởi động trang 33 Chuyên đề Vật Lí 11: Thông tin được biến đổi thành dạng điện/quang phù hợp để truyền đi xa được gọi là tín hiệu. Trên thực tế, tín hiệu có thể tồn tại ở dạng tương tự hoặc số. Tín hiệu số sẽ dễ dàng được xử lí và lưu trữ trong các thiết bị và máy tính, cũng như có độ chính xác và ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu hơn tín hiệu tương tự nhưng nó lại không thể truyền qua hầu hết các kênh truyền thông (như môi trường không khí). Vậy bằng cách nào chúng ta có thể biến đổi một tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và ngược lại?

Lời giải:

Tín hiệu tương tự được chuyển đổi thành tín hiệu số nhờ bộ chuyển đổi ADC, tín hiệu số được chuyển đổi thành tín hiệu tương tự nhờ bộ chuyển đổi DAC.

I. Tín hiệu tương tự

Câu hỏi trang 33 Chuyên đề Vật Lí 11: Trong Hình 5.1, theo em đại lượng nào sẽ biến đổi liên tục theo thời gian?

Lời giải:

Đại lượng điện áp biến đổi liên tục theo thời gian.

II. Tín hiệu số

Câu hỏi trang 34 Chuyên đề Vật Lí 11: 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?

Lời giải:

Tín hiệu số với 4 mức cho phép mang nhiều bit hơn trên một mức.

Câu hỏi 2 trang 34 Chuyên đề Vật Lí 11: 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?

Lời giải:

Tín hiệu tương tự có vô sức mức điện áp trong một khoảng thời gian còn tín hiệu số chỉ có một số hữu hạn các giá trị điện áp.

Sự khác nhau cơ bản giữa tín hiệu tương tự và tín hiệu số là số mức điện áp, dữ liệu tương tự chứa thông tin liên tục, dữ liệu số chứa thông tin rời rạc.

 

III. Truyền dữ liệu dưới dạng tượng tự và dạng số

Hoạt động trang 35 Chuyên đề Vật Lí 11: Hãy rút ra ưu, nhược điểm của việc truyền dữ liệu dưới dạng số so với việc truyền dữ liệu dưới dạng tương tự theo các gợi ý sau:

a) Ảnh hưởng của nhiễu.

b) Suy giảm trong quá trình truyền và ghi/đọc.

c) Chất lượng tín hiệu và số lần sao chép.

d) Khả năng khôi phục tín hiệu.

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

g) Cho phép nhiều người dùng.

Lời giải:

	Truyền dữ liệu dưới dạng số	Truyền dữ liệu dưới dạng tương tự
Ảnh hưởng của nhiễu	Ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu	Bị ảnh hưởng bởi nhiễu
Suy giảm trong quá trình truyền và ghi/đọc	Không suy giảm trong quá trình truyền nhưng chiếm nhiều băng thông	Suy giảm trong quá trình truyền nhưng chiếm ít băng thông
Chất lượng tín hiệu và số lần sao chép	Chất lượng tín hiệu tốt, ít lỗi	Chất lượng tín hiệu dễ bị nhiễu, suy giảm
Khả năng khôi phục tín hiệu	Dễ dàng khôi phục vì chỉ có hai giá trị khác nhau là 0 và 1	Khó khôi phục lại tín hiệu ban đầu vì có nhiều mức điện áp
Khả năng nén, lưu trữ, xử lí, bảo mật	Tính bảo mật cao, khả năng nén, lưu trữ tốt hơn nhưng bộ xử lí tín hiệu số cần phần cứng tốc độ cao, nhiều linh kiện hơn, việc xử lí khá phức tạp.	Khả năng xử lí dễ dàng hơn
Cho phép nhiều người dùng	Cho phép nhiều người dùng	Cho phép ít người dùng

 

IV. Hệ thống truyền dẫn sử dụng bộ chuyển đổi tương tự - số và số - tương tự

 

Câu hỏi 1 trang 37 Chuyên đề Vật Lí 11: Chức năng của các bộ biến điệu và tách sóng trong Hình 5.7 là gì?

Lời giải:

- Tín hiệu số sau khi được khuếch đại được chuyển đổi thành tín hiệu tương tự có tần số cao nhờ bộ bộ ADC, sau đó được biến điệu với sóng mang trước khi được khuếch đại và đưa lên anten phát.

- Tín hiệu số được tách ra khỏi sóng mang nhờ bộ tách sóng, sau đó tín hiệu số được chuyển đổi thành tín hiệu tương tự nhờ bộ DAC và được khuếch đại công suất và phát ra loa.

Câu hỏi 2 trang 37 Chuyên đề Vật Lí 11: Tín hiệu thu được đằng sau micro trong Hình 5.7 là tín hiệu tương tự hay tín hiệu số?

Lời giải:

Tín hiệu thu được sau micro là tín hiệu tương tự, sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu số nhờ bộ ADC.

Câu hỏi 3 trang 37 Chuyên đề Vật Lí 11: Tín hiệu được phát ra loa trong Hình 5.7 là tín hiệu tương tự hay tín hiệu số?

Lời giải:

Tín hiệu được phát ra loa là tín hiệu tương tự.

Hoạt động trang 37 Chuyên đề Vật Lí 11: Cho biết tại sao muốn truyền giọng nói hoặc âm nhạc chúng ta phải biến đổi chúng từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số. Khi muốn thu giọng nói hoặc âm nhạc chúng ta lại phải biến đổi ngược từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự?

Lời giải:

Do các tín hiệu như giọng nói và âm thanh đôi khi cần được chỉnh sửa, thêm bớt các hiệu ứng hoặc lưu trữ trong máy tính và các thiết bị kĩ thuật số nên trong các hệ thống truyền giọng nói hoặc âm thanh người ta phải chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số để xử lí, chỉnh sửa, lưu trữ sau đó được chuyển đổi ngược lại thành tín hiệu tương tự phát ra loa để người nghe cảm nhận được âm thanh, giọng nói một cách liên tục. Nếu âm thanh đã được chuyển đổi thành tín hiệu số mà khi phát ra loa không được chuyển đổi thành tín hiệu tương tự thì người nghe sẽ thấy âm thanh bị ngắt nhịp, không liên tục do tín hiệu số chỉ có các mức điện áp giới hạn.

Xem thêm lời giải bài tập Chuyên đề Vật lí lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 3: Thế hấp dẫn và thế năng hấp dẫn

Bài 4: Biến điệu

Bài 6: Suy giảm tín hiệu

Bài 7: Cảm biến

Bài 8: Bộ khuếch đại thuật toán và thiết bị đầu ra