Cách phân biệt tín hiệu Analog và Digital

Trong ngành điều khiển, hai tín hiệu phổ biến nhất là tín hiệu analog và tín hiệu digital. Để xử lý tín hiệu analog trong S7-1200 và tín hiệu analog trong S7-1500, hiểu rõ về bản chất của hai loại tín hiệu này là rất quan trọng. Bài viết này của Dubai Electric sẽ giúp phân biệt giữa tín hiệu analog (hay còn được gọi là tín hiệu tương tự) và tín hiệu digital (hay còn được gọi là tín hiệu số) một cách chính xác nhất.

Thế nào là tín hiệu Analog?

Tín hiệu Analog là tín hiệu biểu diễn dưới dạng các giá trị liên tục trong một khoảng giá trị xác định. Nó thể hiện sự biến đổi liên tục của một tín hiệu trong thời gian. Tín hiệu Analog có thể có vô số giá trị trong khoảng giá trị cho trước và thường được sử dụng để biểu diễn các dạng sóng liên tục như âm thanh, điện áp, áp suất, nhiệt độ, và các thông số vật lý khác.

Các loại tín hiệu analog phổ biến nhất là tín hiệu điện áp (Voltage) và tín hiệu dòng điện (Current). Chúng được sử dụng trong nhiều ứng dụng điều khiển và đo lường, như hệ thống điện tử, cảm biến, động cơ, và các thiết bị điều khiển tự động.

Thế nào là tín hiệu Digital?

Tín hiệu Digital là tín hiệu được biểu diễn dưới dạng các giá trị rời rạc, chỉ nhận giá trị 0 hoặc 1. Nó được sử dụng trong hệ thống điện tử và máy tính để thực hiện quá trình lưu trữ, xử lý và truyền thông tin. Tín hiệu Digital có tính chất rõ ràng, không bị ảnh hưởng bởi nhiễu và có khả năng chính xác cao.

Phân biệt tín hiệu Analog và tín hiệu Digital

Sự khác nhau chính giữa tín hiệu analog và digital nằm ở cách biểu diễn và truyền tải thông tin. Tín hiệu analog biểu diễn thông tin theo dạng liên tục và có thể có vô số giá trị trong khoảng giá trị cho trước. Trong khi đó, tín hiệu digital biểu diễn thông tin dưới dạng các giá trị rời rạc và chỉ nhận giá trị 0 hoặc 1. Tín hiệu digital có khả năng chống nhiễu tốt hơn tín hiệu analog và cho phép truyền thông tin xa hơn mà không bị mất mát dữ liệu. Tuy nhiên, tín hiệu analog thường có độ chính xác cao hơn trong việc tái tạo dữ liệu gốc và phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu xử lý liên tục và tương tự.

Chuyển đổi tín hiệu Analog sang Digital như thế nào?

Để chuyển đổi tín hiệu Analog sang Digital, ta sử dụng một thiết bị chuyển đổi gọi là Analog-to-Digital Converter (ADC). Quá trình chuyển đổi này bao gồm các bước sau:

• Lấy mẫu (Sampling): Tín hiệu Analog ban đầu được lấy mẫu tại các thời điểm cố định để thu được các giá trị tại những điểm thời gian đó.
• Kỹ thuật chuyển đổi (Conversion Technique): Giá trị Analog thu được từ bước lấy mẫu được chuyển đổi thành một giá trị số tương ứng. Kỹ thuật chuyển đổi thường sử dụng trong ADC bao gồm giữ mức (hold), chuyển đổi thành giá trị số bằng cách so sánh với một ngưỡng (threshold), hoặc sử dụng các kỹ thuật khác như Delta-Sigma.
• Lượng tử hóa (Quantization): Kết quả từ bước chuyển đổi được làm tròn hoặc làm tròn lên thành một giá trị số rời rạc gần nhất trong một phạm vi giá trị quy định. Kết quả này thường được biểu diễn dưới dạng các bit, ví dụ như 8-bit, 10-bit, 12-bit, và nhiều hơn nữa.

Chuyển đổi tín hiệu Digital sang analog như thế nào?

Quá trình chuyển đổi tín hiệu Digital sang Analog được thực hiện bằng cách sử dụng một thiết bị chuyển đổi gọi là Digital-to-Analog Converter (DAC). Quá trình này bao gồm các bước sau:

• Giải mã (Decoding): Dữ liệu số Digital được giải mã từ định dạng số sang một dạng dữ liệu nhiều bit.
• Lượng tử hóa (Quantization): Dữ liệu số Digital sau bước giải mã được lượng tử hóa thành các giá trị số rời rạc trong phạm vi giá trị quy định, tương ứng với các mức tín hiệu Analog.
• Tạo sóng (Waveform Generation): Giá trị số rời rạc sau bước lượng tử hóa được sử dụng để tạo ra một sóng tương tự thông qua kỹ thuật nối liền (interpolation) hoặc kỹ thuật bộ lọc (filtering) để loại bỏ các thành phần không mong muốn.
• Điều chế (Modulation): Sóng tương tự thu được sau bước tạo sóng được đưa ra đầu ra dưới dạng tín hiệu Analog, có thể là điện áp, dòng điện hoặc một đại lượng vật lý khác, tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể.

Có thể bạn quan tâm:

• Tại sao dùng tín hiệu 4-20mA
• Cảm biến áp suất là gì? Cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng của cảm biến áp suất
• Dòng điện là gì? Tính chất và tác dụng của dòng điện