Tín hiệu digital là gì? Tìm hiểu về tín hiệu Analog & Digital

Bất cứ ai làm việc trong lĩnh vực điện tử hoặc xử lý tín hiệu chắc hẳn đã quen thuộc với hai loại thiết bị chính là Analog & Digital. Tuy nhiên không phải ai cũng hiểu rõ về Analog & Digital là gì? Giữa Analog & Digital có những điểm nào khác nhau? Vậy cùng theo dõi bài viết dưới đây để được thietbikythuat bật mí tới bạn các kiến thức liên quan tới tín hiệu Analog & Digital là gì nhé!

Khái niệm tín hiệu analog & digital là gì?

Tín hiệu analog là gì?

Tín hiệu analog hay còn được gọi với tên khác là tín hiệu liên tục. Là tín hiệu liên tục trong đó một đại lượng thay đổi theo thời gian (ví dụ như điện áp, áp suất…) đại diện cho một biến số dựa trên thời gian khác.

Tín hiệu analog là gì?
Tín hiệu analog là gì?

Tín hiệu digital là gì?

Tín hiệu digital hay còn được gọi với cái tên khác là tín hiệu số. Chúng chỉ bao gồm hai mức cao và thấp (trong máy tính là 0 và 1), điều đó có nghĩa là không liên tục. Trong điện tử và máy tính, điện thế cao đại diện cho mức 1 còn điện thế thấp là mức 0, thông thường là 5V và 0V. Nhưng trong bộ vi xử lý hiện nay, mức cao chỉ khoảng 1V, mức thấp là 0V để tiết kiệm điện.

Tín hiệu digital là gì?
Tín hiệu digital là gì?

Ví dụ về tín hiệu analog & digital là gì?

Ví dụ về tín hiệu analog

Truyền video và âm thanh thường được chuyển hoặc được ghi lại bằng tín hiệu tương tự. Ví dụ, video tổng hợp được phát ra từ giắc cắm RCA cũ là tín hiệu tương tự được mã hóa thường nằm trong khoảng giá trị từ 0 – 1,073V. Những thay đổi nhỏ trong tín hiệu có ảnh hưởng nhiều đến màu sắc hoặc vị trí của video.

Ví dụ về tín hiệu analog
Ví dụ về tín hiệu analog

Ví dụ về tín hiệu digital

Các tín hiệu chuẩn hóa ví dụ như HDMI cho video hoặc âm thanh và MIDI, I2S hoặc AC’97 cho âm thanh đều được truyền kỹ thuật số. Hầu hết giao tiếp giữa các mạch tích hợp sẽ là kỹ thuật số. Các giao diện như nối tiếp, I2C và SPI đều có thể truyền dữ liệu thông qua một chuỗi những sóng vuông được mã hóa.

Ví dụ về tín hiệu digital
Ví dụ về tín hiệu digital

Mạch analog & digital

Mạch analog

Hầu hết các thành phần điện tử cơ bản ví dụ như điện trở, tụ điện, cuộn cảm, bóng bán dẫn và bộ khuếch đại hoạt động – tất cả đều là tín hiệu tương tự. Các mạch được xây dựng với sự kết hợp của các thành phần này thông thường là mạch tương tự.

Mạch analog
Mạch analog

Các mạch tương tự có thể là những thiết kế vô cùng phức tạp với nhiều thành phần khác nhau. Hoặc đôi khi chúng có thể rất đơn giản, giống như hai điện trở kết hợp với nhau để tạo thành một bộ phân áp.

Mạch digital

Các mạch kỹ thuật số hoạt động bằng cách sử dụng tín hiệu số và rời rạc. Các mạch này thường được làm bằng sự kết hợp giữa các bóng bán dẫn và cổng logic. Hầu hết các bộ vi xử lý, cho dù là bộ vi xử lý lớn trong máy tính hay bộ vi điều khiển nhỏ bé thì chúng đều hoạt động trong lĩnh vực kỹ thuật số.

Sự khác biệt chính giữa analog và digital là gì?

Sự khác biệt chính giữa analog và digital
Sự khác biệt chính giữa analog và digital là gì?

Analog

Digital

Là một tín hiệu liên tục đại diện cho các phép đo vật lý.

Là các tín hiệu được phân tách theo thời gian được tạo ra bằng cách sử dụng điều chế kỹ thuật số.

Analog được biểu thị bằng sóng hình sin.

Được biểu thị bằng sóng vuông.

Sử dụng một loạt các giá trị liên tục giúp bạn thể hiện thông tin.

Tín hiệu số sử dụng 0 và 1 rời rạc để biểu diễn thông tin.

Băng thông tín hiệu tương tự thấp.

Băng thông tín hiệu kỹ thuật số cao.

Tín hiệu tương tự bị suy giảm do nhiễu trong suốt quá trình truyền cũng như chu kỳ ghi/đọc.

Tương đối là một hệ thống miễn nhiễm tiếng ồn mà không bị suy giảm trong quá trình truyền và chu kỳ ghi/đọc.

Phần cứng analog không bao giờ cung cấp khả năng thực hiện linh hoạt.

Phần cứng kỹ thuật số mang lại sự linh hoạt trong việc triển khai.

Quá trình xử lý có thể được thực hiện trong thời gian thực và tiêu tốn ít băng thông hơn.

Không bao giờ đảm bảo rằng quá trình xử lý tín hiệu kỹ thuật số có thể được thực hiện trong thời gian thực.

Các công cụ tương tự thường có thang đo ở đầu thấp hơn và gây ra sai số quan sát đáng kể.

Các thiết bị kỹ thuật số không bao giờ gây ra bất kỳ loại lỗi quan sát nào.

Tín hiệu tương tự không cung cấp bất kỳ phạm vi cố định nào.

Tín hiệu kỹ thuật số có một số hữu hạn tức là 0 và 1.

Ưu – nhược điểm tín hiệu analog & digital là gì?

Ưu – nhược điểm của tín hiệu analog

Ưu điểm

  • Dễ dàng trong quá trình xử lý.
  • Phù hợp dùng để truyền âm thanh và hình ảnh.
  • Có chi phí thấp và có thể di chuyển một cách dễ dàng.
  • Có mật độ cao hơn nhiều để từ đó có thể trình bày thông tin một cách tinh tế hơn.
  • Không quá cần thiết phải mua một bo mạch đồ họa mới.
  • Sử dụng ít băng thông hơn digital.
  • Cung cấp âm thanh một cách chính xác hơn.

Nhược điểm

  • Để đồng bộ hóa âm thanh analog khá khó.
  • Chất lượng dễ bị mất.
  • Dữ liệu có thể bị hỏng.
  • Tín hiệu tương tự có thể dễ bị nhiễu và biến dạng. Đặc biệt trong trường hợp nếu truyền dữ liệu ở khoảng cách xa thì có thể gây ra nhiễu tín hiệu không mong muốn.

Ưu – nhược điểm của tín hiệu digital

Ưu điểm

  • Dữ liệu có thể được nén dễ dàng.
  • Mọi thông tin ở dạng kỹ thuật số đều có thể được mã hóa.
  • Thiết bị sử dụng tín hiệu kỹ thuật số phổ biến và ít tốn kém hơn.
  • Tín hiệu kỹ thuật số giúp các thiết bị chạy không bị lỗi quan sát như sai số thị sai và sai số xấp xỉ.
  • Tín hiệu số có thể truyền được trên một khoảng cách xa.
  • Có nhiều công cụ chỉnh sửa có sẵn.
  • Có thể chỉnh sửa âm thanh mà không làm thay đổi đi bản sao gốc.
  • Dễ dàng trong việc truyền dữ liệu qua mạng.
  • Có thể truyền tải thông tin tốt mà ít xảy ra hiện tượng nhiễu, méo.

Nhược điểm

  • Việc lấy mẫu có thể dễ dàng làm mất thông tin.
  • Yêu cầu băng thông lớn hơn nhiều so với tín hiệu analog.
  • Hệ thống và xử lý phức tạp hơn so với analog.

Chuyển đổi giữa tín hiệu analog & digital

ADC – Analog to Digital Converter

ADC được gọi là hệ thống mạch thực hiện chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số.

ADC – Analog to Digital Converter
ADC – Analog to Digital Converter

Đầu vào là tín hiệu tương tự và chúng sẽ được xử lý thông qua mạch giữ mẫu (S/H) để tạo ra một giá trị gần đúng của tín hiệu số. Biên độ không còn là giá trị vô hạn mà chúng đã được “lượng tử hóa” thành các giá trị rời rạc. Nếu ADC có độ phân giải cao hơn thì sẽ có kích thước bước nhỏ hơn. Bên cạnh đó chúng sẽ biểu diễn chính xác hơn tín hiệu tương tự đầu vào.

DAC – Digital to Analog Converter

DAC hay còn được gọi là hệ thống mạch thực hiện chuyển đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự.

DAC – Digital to Analog Converter
DAC – Digital to Analog Converter

Đầu vào của DAC là một luồng dữ liệu nhị phân từ hệ thống con số và nó sẽ xuất ra một giá trị rời rạc, gần đúng như một tín hiệu tương tự. Khi độ phân giải của DAC tăng lên thì tín hiệu đầu ra sẽ gần giống với tín hiệu tương tự liên tục và mượt. Thông thường thì sẽ có một bộ lọc post ở trong chuỗi tín hiệu tương tự để làm mịn hơn nữa các dạng sóng.

Trên đây là toàn bộ thông tin về tín hiệu Analog & Digital là gì mà thietbikythuat muốn chia sẻ tới bạn đọc. Hy vọng bài viết mang tới cho bạn nhiều thông tin bổ ích cũng như giúp bạn có thể phân biệt được sự khác biệt chính giữa analog và digital!