Tín hiệu Analog và Digital là gì? Mạch chuyển đổi ADC & DAC

Định nghĩa tín hiệu analog & digital

Tín hiệu analog (tín hiệu tương tự) là gì?

Tín hiệu Analog là tín hiệu liên tục, đồ thị màn biểu diễn tín hiệu analog là một đường liên tục ( ví dụ sin, cos hoặc đường cong lên xuống bất kể ). Analog có nghĩa là tựa như, tức là tín hiệu sẽ tương tự như về thực chất, nhưng sẽ khác nhau về cường độ tín hiệu lúc sau so với lúc trước .

Một số tín hiệu analog như : nhiệt độ, nhiệt độ, áp suất, âm thanh, ánh sáng, mức nước, vận tốc, khối lượng, tần số, …

Tín hiệu analog phổ biến được sử dụng cho PLC như: 0-10V, 0-20mA, 4-20mA (10/12/13/14/16 bit), Thermocouple, PT100/NI100/NI120/PT1000/NI1000, .v.v

Tín hiệu digital (tín hiệu số) là gì?

Tín hiệu digital là tín hiệu số, chỉ gồm có hai mức cao và thấp ( trong máy tính là 0 và 1 ), tức là không liên tục. Trong điện tử và máy tính, điện thế cao đại diện thay mặt cho mức 1, thấp cho mức 0, thường thì là 5 vôn và 0 vôn. Nhưng trong bộ vi giải quyết và xử lý lúc bấy giờ, mức cao chỉ cỡ 1 vôn, mức thấp là 0 vôn, để tiết kiệm chi phí điện .

Một số tín hiệu digital như : nút nhấn, công tắc nguồn, cảm ứng on-off, công tắc nguồn hành trình dài, ..

Tín hiệu digital phổ biến được sử dụng cho PLC như: Relay, Transistor (Sink/Source), PWM, HSC/Shaft-encoder, .v.v

Ví dụ về tín hiệu analog & digital

Ví dụ về tín hiệu analog

Truyền video và âm thanh thường được chuyển hoặc ghi lại bằng tín hiệu tương tự như. Ví dụ, video tổng hợp phát ra từ giắc cắm RCA cũ là tín hiệu tựa như được mã hóa thường nằm trong khoảng chừng từ 0 đến 1,073 V. Những biến hóa nhỏ trong tín hiệu có ảnh hưởng tác động rất lớn đến sắc tố hoặc vị trí của video .
Tín hiệu âm thanh thuần túy cũng là tín hiệu tựa như. Tín hiệu phát ra từ micrô có rất đầy đủ những tần số tương tự như và sóng hài, chúng tích hợp với nhau để tạo nên những bản nhạc hay .

Ví dụ về tín hiệu digital

Không phải toàn bộ những tín hiệu âm thanh và video đều là tín hiệu tương tự như. Các tín hiệu chuẩn hóa như HDMI cho video ( và âm thanh ) và MIDI, I2S hoặc AC ’ 97 cho âm thanh đều được truyền kỹ thuật số .
Hầu hết tiếp xúc giữa những mạch tích hợp là kỹ thuật số. Các giao diện như tiếp nối đuôi nhau, I2C và SPI đều truyền tài liệu trải qua một chuỗi những sóng vuông được mã hóa .

Mạch analog & digital

Mạch analog

Hầu hết những thành phần điện tử cơ bản như điện trở, tụ điện, cuộn cảm, điốt, bóng bán dẫn và bộ khuếch đại hoạt động giải trí – toàn bộ đều là tương tự như. Các mạch được kiến thiết xây dựng với sự tích hợp của những thành phần này thường là mạch tựa như .

Các mạch tựa như hoàn toàn có thể là những phong cách thiết kế rất phức tạp với nhiều thành phần, hoặc chúng hoàn toàn có thể rất đơn thuần, giống như hai điện trở phối hợp để tạo thành một bộ phân áp. Mặc dù vậy, nói chung, những mạch tựa như khó phong cách thiết kế hơn nhiều so với những mạch số mà triển khai cùng một trách nhiệm. Cần có một loại thuật sĩ mạch tương tự như đặc biệt quan trọng để phong cách thiết kế bộ thu sóng vô tuyến tương tự như, hoặc bộ sạc pin tương tự như ; những thành phần kỹ thuật số sống sót để làm cho những phong cách thiết kế đó đơn thuần hơn nhiều .
Các mạch tựa như thường dễ bị nhiễu hơn ( những biến hóa điện áp nhỏ, không mong ước ). Những biến hóa nhỏ trong mức điện áp của tín hiệu tựa như hoàn toàn có thể tạo ra sai số đáng kể khi được giải quyết và xử lý .

Mạch digital

Các mạch kỹ thuật số hoạt động giải trí bằng cách sử dụng tín hiệu số, rời rạc. Các mạch này thường được làm bằng sự tích hợp của những bóng bán dẫn và cổng logic và ở mức cao hơn là vi tinh chỉnh và điều khiển hoặc những chip đo lường và thống kê khác. Hầu hết những bộ vi giải quyết và xử lý, mặc dầu chúng là bộ vi giải quyết và xử lý lớn mạnh mẽ trong máy tính của bạn hay bộ vi điều khiển và tinh chỉnh nhỏ bé, đều hoạt động giải trí trong nghành kỹ thuật số .

Các mạch kỹ thuật số thường sử dụng một lược đồ nhị phân cho tín hiệu số. Các mạng lưới hệ thống này ấn định hai điện áp khác nhau làm hai mức logic khác nhau – điện áp cao ( thường là 5V, 3,3 V hoặc 1,8 V ) đại diện thay mặt cho một giá trị và điện áp thấp ( thường là 0V ) đại diện thay mặt cho giá trị kia .
Mặc dù những mạch kỹ thuật số thường dễ phong cách thiết kế hơn, nhưng chúng có khuynh hướng đắt hơn một chút ít so với mạch tương tự như hoàn toàn có thể làm trách nhiệm tương tự .

Sự khác biệt chính giữa analog và digital

Ưu – nhược điểm tín hiệu analog & digital

Ưu – nhược điểm của tín hiệu tương tự

Ưu điểm của việc sử dụng tín hiệu tương tự, bao gồm xử lý tín hiệu tương tự (ASP) và truyền thông, bao gồm:

• Tín hiệu tương tự dễ xử lý hơn.
• Tín hiệu tương tự phù hợp nhất để truyền âm thanh và hình ảnh.
• Tín hiệu tương tự có mật độ cao hơn nhiều và có thể trình bày thông tin tinh tế hơn.
• Tín hiệu tương tự sử dụng ít băng thông hơn tín hiệu số.
• Tín hiệu tương tự cung cấp sự thể hiện chính xác hơn những thay đổi trong các hiện tượng vật lý (như âm thanh, ánh sáng, nhiệt độ, vị trí hoặc áp suất).
• Tín hiệu tương tự kém nhạy hơn về khả năng chịu điện.

Nhược điểm khi sử dụng tín hiệu tương tự, bao gồm xử lý tín hiệu tương tự (ASP) và truyền thông, bao gồm những điều sau:

• Việc truyền dữ liệu ở khoảng cách xa có thể gây ra nhiễu tín hiệu không mong muốn.
• Tín hiệu tương tự có thể bị nhiễu và biến dạng, trái ngược với tín hiệu số có khả năng miễn nhiễm cao hơn nhiều.
• Tín hiệu tương tự thường có tín hiệu chất lượng thấp hơn tín hiệu số.

Ưu – nhược điểm của tín hiệu số

Ưu điểm của việc sử dụng tín hiệu số, bao gồm xử lý tín hiệu số (DSP) và truyền thông:

• Tín hiệu số có thể truyền tải thông tin với ít ảnh hưởng của nhiễu, méo và nhiễu hơn.
• Các mạch số có thể được tái tạo dễ dàng với số lượng lớn với chi phí tương đối thấp.
• Xử lý tín hiệu số linh hoạt hơn vì các hoạt động của DSP có thể được thay đổi bằng cách sử dụng các hệ thống có thể lập trình kỹ thuật số.
• Xử lý tín hiệu số an toàn hơn vì thông tin kỹ thuật số có thể được mã hóa và nén dễ dàng.
• Hệ thống kỹ thuật số chính xác hơn và xác suất xảy ra lỗi có thể được giảm bớt bằng cách sử dụng các mã phát hiện và sửa lỗi.
• Tín hiệu số có thể dễ dàng được lưu trữ trên bất kỳ phương tiện từ tính hoặc phương tiện quang học nào sử dụng chip bán dẫn.
• Tín hiệu số có thể được truyền trên một khoảng cách xa.

Những nhược điểm khi sử dụng tín hiệu số, bao gồm xử lý tín hiệu số (DSP) và truyền thông:

• Cần có băng thông cao hơn cho truyền thông số khi so sánh với truyền thông tin tương tự.
• DSP xử lý tín hiệu ở tốc độ cao và bao gồm nhiều tài nguyên phần cứng nội bộ hàng đầu hơn. Điều này dẫn đến tiêu hao năng lượng cao hơn so với xử lý tín hiệu tương tự, bao gồm các thành phần thụ động tiêu thụ ít năng lượng hơn.
• Xử lý tín hiệu số thường phức tạp hơn.

Chuyển đổi giữa tín hiệu analog & digital

ADC – Analog to Digital Converter

ADC là mạng lưới hệ thống mạch triển khai quy đổi tín hiệu tựa như sang tín hiệu số .

Đầu vào là tín hiệu tựa như, được giải quyết và xử lý trải qua mạch giữ mẫu ( S / H ) để tạo ra giá trị gần đúng của tín hiệu số. Biên độ không còn có giá trị vô hạn, và đã được “ lượng tử hóa ” thành những giá trị rời rạc, tùy thuộc vào độ phân giải của ADC. ADC có độ phân giải cao hơn sẽ có kích cỡ bước nhỏ hơn và sẽ màn biểu diễn đúng chuẩn hơn tín hiệu tựa như nguồn vào. Giai đoạn sau cuối của ADC mã hóa tín hiệu số hóa thành một dòng bit nhị phân bộc lộ biên độ của tín hiệu tựa như. Đầu ra tín hiệu số hiện hoàn toàn có thể được giải quyết và xử lý trong miền kỹ thuật số .

DAC – Digital to Analog Converter

DAC là mạng lưới hệ thống mạch thực thi quy đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự như .

Đầu vào DAC là một luồng tài liệu nhị phân từ mạng lưới hệ thống số lượng và nó xuất ra một giá trị rời rạc, được gần đúng như một tín hiệu tựa như. Khi độ phân giải của DAC tăng lên, tín hiệu đầu ra gần giống với tín hiệu tựa như liên tục và mượt. Thường có một bộ lọc post trong chuỗi tín hiệu tựa như để làm mịn hơn nữa dạng sóng .
Nhiều mạng lưới hệ thống được sử dụng ngày này là “ tín hiệu hỗn hợp ”, nghĩa là chúng dựa trên cả mạng lưới hệ thống tín hiệu tựa như và tín hiệu số. Từ đó hình thành những nhu yếu dành cho bộ chuyển đổi tín hiệu ADC và DAC để quy đổi thông tin giữa hai miền tín hiệu .
Trên đây, chúng tôi đã san sẻ cho những bạn kỹ năng và kiến thức tổng quan về tín hiệu tương tự như ( analog ) và tín hiệu số ( digital ). Hy vọng, những thông tin có trong nội dung bài viết sẽ giúp ích được cho những bạn. Xin cảm ơn !

4.5
2
votes

Article Rating

Source: https://vh2.com.vn
Category : Đánh Giá