Sự khác biệt giữa Mạch tương tự và Kỹ thuật số là gì?

Sự khác biệt giữa Mạch tương tự và Kỹ thuật số là gì?

Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta sử dụng nhiều thiết bị điện và điện tử tương tác với thế giới thực thông qua việc truyền thông tin. Thông tin được truyền tải bằng các tín hiệu có thể tồn tại chủ yếu ở một trong hai dạng: Analog và kỹ thuật số.

Thế giới thực có bản chất tương tự. Tức là thông tin tồn tại trong tự nhiên là tương tự có khả năng vô hạn như màu sắc hoặc cường độ ánh sáng và âm thanh,… nhưng khi chúng ta số hóa hoặc chuyển đổi các tín hiệu trong thế giới thực này thành tín hiệu có các giá trị rời rạc khả năng hữu hạn chúng ta gọi chúng là tín hiệu số. Chúng ta sử dụng hai loại mạch khác nhau để xử lý các tín hiệu này.

Trước khi tìm hiểu sự khác biệt giữa Mạch tương tự và Mạch kỹ thuật số, hãy cùng nhau xem lại các kiến thức như tín hiệu là gì, mạch tương tự là gì, mạch kỹ thuật số là gì… nhé!

Tín hiệu là gì

Tín hiệu là một đại lượng thay đổi theo thời gian để truyền tải một số loại thông tin. Trong các mạch điện, đại lượng thay đổi theo thời gian trong tín hiệu có thể là điện áp hoặc dòng điện. Thông tin được lưu trữ theo biên độ hoặc tần số hoặc chu kỳ nhiệm vụ của nó. Các tín hiệu này được sử dụng để truyền dữ liệu hoặc thông tin giữa các mạch hoặc thiết bị. Chúng ta sử dụng các loại mạch khác nhau để mã hóa/ giải mã hoặc sửa đổi những thông tin này.

Tín hiệu được phân thành hai loại chính:

Tín hiệu tương tự

Loại tín hiệu này là tín hiệu biên độ hoặc điện áp hoặc thời gian liên tục. Hầu hết các tín hiệu tương tự có thể bị phân tích thành nhiều sóng hình sin. Tín hiệu có thể đi từ biên độ dương sang biên độ âm. Tín hiệu tương tự dễ bị nhiễu hơn tạo ra sự biến dạng trong dạng sóng do đó làm mất thông tin.

Sóng tương tự được truyền giữa các thiết bị để gửi và nhận thông tin, có thể là video, âm thanh hoặc một số loại dữ liệu được mã hóa. Thông thường các tín hiệu được truyền qua dây dẫn, nhưng chúng cũng có thể truyền qua không khí qua sóng tần số vô tuyến (RF). Ví dụ, tín hiệu âm thanh có thể được truyền giữa card âm thanh và loa máy tính của bạn, trong khi tín hiệu dữ liệu có thể được truyền qua không gian giữa máy tính bảng và bộ định tuyến WiFi.

Tín hiệu kĩ thuật số

Tín hiệu số là một loại tín hiệu có biên độ không liên tục mà ở dạng rời rạc (giá trị cố định). Loại tín hiệu số phổ biến nhất là dạng nhị phân trong đó biên độ có thể là “0” (điện áp thấp) hoặc “1” (điện áp cao).

Các tín hiệu kỹ thuật số gần như miễn nhiễm với nhiễu, tức là tín hiệu không bị biến dạng và chỉ có 2 giá trị biên độ dễ phân biệt hơn.

Mạch tương tự

Mạch tương tự analog là một loại mạch điện tử xử lý bất kỳ dữ liệu hoặc tín hiệu tương tự nào và xuất đầu ra analog. Chúng được làm từ các thành phần mạch tương tự khác nhau như điện trở, tụ điện, cuộn cảm,…

Do các tín hiệu trong thế giới thực tồn tại ở dạng tương tự, nên mạch tương tự không cần bất kỳ loại bộ biến đổi nào ở đầu vào của nó và dữ liệu được đưa trực tiếp vào mạch mà không bị mất. Ví dụ, tín hiệu âm thanh hoặc giọng nói tồn tại ở dạng tương tự được chuyển đổi thành tín hiệu điện bằng micrô nhưng nó vẫn ở dạng tương tự. Nó có thể được xử lý trực tiếp bởi bất kỳ mạch tương tự mà không mất thông tin.

Đầu ra của một mạch tương tự cũng là một tín hiệu tương tự, dễ dàng cung cấp cho bất kỳ thành phần nào trong thế giới thực như TV, radio hoặc loa.

Mạch tương tự có thể là mạch chủ động như bộ khuếch đại cần nguồn bổ sung để cấp nguồn cho mạch. Hoặc mạch thụ động như bộ lọc thông thấp không cần nguồn bổ sung mà chỉ cần tín hiệu đầu vào để cấp nguồn cho nó.

Nhược điểm của mạch tương tự là tín hiệu của chúng có thể bị méo và gây mất thông tin. Do đó, độ chính xác, tin cậy của các mạch như vậy bị giảm đi. Ngoài ra, chúng rất khó thiết kế vì các thành phần được đặt thủ công.

Mạch kỹ thuật số

Loại mạch điện tử xử lý dữ liệu hoặc tín hiệu có biên độ rời rạc còn được gọi là tín hiệu số được gọi là mạch kỹ thuật số. Chúng được làm từ các cổng logic kỹ thuật số là khối xây dựng cơ bản của bất kỳ mạch kỹ thuật số nào.

Do mạch kỹ thuật số chỉ hoạt động trên tín hiệu số, do đó tín hiệu tương tự trong thế giới thực được thay đổi thành tín hiệu số sử dụng ADC (Analog sang Digital Converter) có thể gây mất thông tin do lấy mẫu. Tín hiệu số đầu ra phải được chuyển đổi trở lại thành tín hiệu tương tự bằng cách sử dụng DAC (Chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự) nếu chúng được cho là tương tác với các thành phần trong thế giới thực.

Các mạch kỹ thuật số có thể chỉ là mạch hoạt động, tức là chúng cần một nguồn cung cấp năng lượng cho mạch. Bởi vì các mạch kỹ thuật số được chế tạo từ các bóng bán dẫn, không thể tạo ra một mạch kỹ thuật số thụ động.

Tuy nhiên, hầu hết các mạch kỹ thuật số đều cần tín hiệu định thời (tín hiệu dao động giữa trạng thái cao và thấp) để đồng bộ hóa hoạt động của mạch. Nó cho biết mạch khi và cách vận hành lệnh tiếp theo.

Sự khác biệt chính giữa Mạch tương tự và Kỹ thuật số

Bảng so sánh sau đây cho thấy sự khác biệt chính giữa các mạch kỹ thuật số và mạch tương tự analog

Mạch tương tự và kỹ thuật số cái nào tốt hơn và tại sao?

Với những câu hỏi như thế này, thật khó cho chúng ta có thể đưa ra một câu trả lời xác đáng.

Vì sao?

Vì nếu chúng ta xác định được cái nào tốt hơn, thì cái không tốt bằng đã bị đào thải từ lâu rồi.

Mạch analog và kỹ thuật số chúng có những đặc tính khác nhau tuỳ thuộc vào ứng dụng của chúng. Chính vì thế mà chúng luôn tồn tại cho đến ngày hôm nay, và cả tương lai sau này nữa!

Ví dụ, một bản ghi kỹ thuật số có thể được sao chép hàng trăm ngàn lần và phát mà không làm giảm chất lượng, tức là phiên bản được sao chép giống như bản gốc. Nhưng với bản ghi âm analog có thể làm giảm chất lượng khi sao chép.

Bản ghi kỹ thuật số có thể được phát trên các thiết bị kỹ thuật số khác nhau trong khi bản ghi tương tự không thể mang theo được so với hệ thống kỹ thuật số.

Tỷ lệ tín hiệu/ nhiễu trong hệ thống kỹ thuật số lớn hơn so với tín hiệu tương tự.

Băng thông âm thanh của bản ghi tương tự lớn hơn (gần như không giới hạn) so với bản ghi kỹ thuật số.

Hệ thống kỹ thuật số linh hoạt vì nó tính toán và lập trình, tái tạo dễ dàng và lặp lại, công nghệ đơn giản và chi phí thấp, kích thước nhỏ và tiêu thụ điện năng thấp.

Các ứng dụng của mạch tương tự

Tín hiệu tương tự có thể được sử dụng riêng trong các thiết bị analog, nhiệt kế, trong khi tín hiệu số phù hợp với các thiết bị điện tử kỹ thuật số như máy tính, PDA, điện thoại di động.

Trong công nghiệp tín hiệu, mạch tương tự xuất hiện ở các loại cảm biến như: cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến siêu âm, cảm biến đo mức, các bộ chuyển đổi tín hiệu từ tương tự sang số,…

Bài viết gần như đã cung cấp đầy đủ thông tin về mạch tương tự và sự khác biệt giữa mạch tươn tự và kỹ thuật số rồi.

Các bạn có góp ý hay cần thêm thông tin thì để lại bình luận bên dưới bài viết nhé!

Rất mong nhận được sự chia sẻ bài viết của các bạn. Cảm ơn!