Tải bản đầy đủ (.pdf) (7 trang)

Điện Tử - Kỹ Thuật Mạch Điện Tử part 2 doc

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (164.54 KB, 7 trang )


8

1.2. TIN TỨC VÀ TÍN HIỆU
Tin t

c và tín hi

u là hai khái ni

m c
ơ
b

n c

a k
ĩ
thu

t
đ
i

n t

tin h

c, là
đố
i


t
ượ
ng mà các h

th

ng m

ch
đ
i

n t

có ch

c n
ă
ng nh
ư
m

t công c

v

t ch

t k
ĩ

thu

t
nh

m t

o ra, gia công x

lí hay nói chung nh

m chuy

n
đổ
i gi

a các d

ng n
ă
ng l
ượ
ng
để
gi

i quy
ế
t m


t m

c tiêu k
ĩ
thu

t nh

t
đị
nh nào
đ
ó.
1.2.2.
Tin tức
đượ
c hi

u là n

i dung ch

a
đự
ng bên trong m

t s

ki


n, m

t bi
ế
n c


hay m

t quá trình nào
đ
ó (g

i là ngu

n tin). Trong ho

t
độ
ng
đ
a d

ng c

a con ng
ườ
i,
đ

ã t

lâu hình thành nhu c

u trao
đồ
i tin t

c theo hai chiêu: v

không gian bi
ế
n c

x

y
ra t

i n
ơ
i A thì c

n nhanh chóng
đượ
c bi
ế
t

nh


ng n
ơ
i ngoài A và v

th

i gian: bi
ế
n
c

x

y ra vào lúc t
o
c

n
đượ
c l
ư
u gi

l

i
để
có th


bi
ế
t vào lúc t
o
+ T v

i kh

n
ă
ng T
∞
, nhu c

u này
đ
ã
đượ
c th

a mãn và phát tri

n d
ướ
i nhi

u hình th

c và b


ng m

i
ph
ươ
ng ti

n v

t ch

t phù h

p v

i trình
độ
phát tri

n c

a xã h

i (kí hi

u, ti
ế
ng nói, ch



vi
ế
t hay b

ng các ph
ươ
ng ti

n t

i tin khác nhau). G

n
đ
ây, do s

phát tri

n và ti
ế
n b


nhanh chóng c

a k
ĩ
thu

t

đ
i

n t

, nhu c

u này ngày càng
đượ
c th

a mãn sâu s

c
trong
đ
i

u ki

n bùng n

thông tin c

a xã h

i hi

n
đạ

i.
Tính ch

t quan tr

ng nh

t c

a tin t

c là nó mang ý ngh
ĩ
a
xác suất thống kê
, th


hi

n

các m

t sau:
a) N

i dung ch

a trong m


t s

ki

n càng có ý ngh
ĩ
a l

n (ta nói s

ki

n có l
ượ
ng tin
t

c cao) khi nó x

y ra càng
bầt ngờ,
càng ít
đượ
c ch


đợ
i. Ngh
ĩ

a là l
ượ
ng tin có
độ

l

n t

l

v

i
độ
b

t ng

hay
tỉ lệ

nghịch với xác suất
xu

t hi

n c

a s


ki

n và có th


dùng xác su

t là m

c
đ
o l
ượ
ng tin t

c.
b) M

c
đ
ù
đ
ã nh

n
đượ
c "n

i dung" c


a m

t s

ki

n nào
đ
ó, trong h

u h
ế
t m

i
tr
ườ
ng h

p, ng
ườ
i ta ch

kh

ng
đ
inh
đượ

c tính ch

c ch

n, xác th

c c

a nó v

i m

t
độ

tin c

y nào
đ
ó. M

c
độ
ch

c ch

n càng cao khi cùng m

t n


i dung
đượ
c l

p l

i (v

c
ơ

b

n) nhi

u l

n, ngh
ĩ
a là tin t

c còn có tính ch

t trung bình th

ng kê ph

thu


c vào
m

c
độ
h

n lo

n c

a ngu

n tin, c

a môi tr
ườ
ng (kênh) truy

n tin và c

vào n
ơ
i nh

n
tin, vào t

t c


kh

n
ă
ng gây sai l

m có th

c

a m

t h

th

ng thông tin. Ng
ườ
i ta có th


dùng Entropy
để

đ
ánh giá l
ượ
ng tin thông qua các giá tr

entropy riêng r


c

a ngu

n
tin, kênh truy

n tin và n
ơ
i nh

n tin.
c) Tin t

c không t

nhiên sinh ra ho

c m

t
đ
i mà ch

là m

t bi

u hi


n c

a các quá
trình chuy

n hóa n
ă
ng l
ượ
ng hay quá trình trao
đổ
i n
ă
ng l
ượ
ng gi

a hai d

ng v

t ch

t
và tr
ườ
ng. Ph

n l


n các quá trình này là mang tính ng

u nhiên tuân theo các quy lu

t
phân b

c

a lí thuy
ế
t xác su

t th

ng kê. Tuy nhiên có th

th

y r

ng, n
ế
u m

t h

th


ng
có n
ă
ng l
ượ
ng

n
đị
nh, m

c
độ
tr

t t

cao thì càng khó thu th

p
đượ
c tin t

c t

nó và
ng
ượ
c l


i.
C
ơ
s

toán h

c
để

đ
ánh giá
đị
nh l
ượ
ng các nh

n xét trên
đượ
c trình bày trong
các giáo trình chuyên ngành v

lí thuy
ế
t thông tin.
1.2.3.
Tín hiệu

là khái ni


m
để
mô t

các
biểu

hiện vật lý
c

a tin t

c. Các bi

u hi

n
này
đ
a d

ng và th
ườ
ng
đượ
c phân chia thành hai nhóm: có b

n ch

t

đ
i

n t

và không
có b

n ch

t
đ
i

n t

. Tuy nhiên, d

ng cu

i cùng th
ườ
ng g

p trong các h

th

ng
đ

i

n
t

, th

hi

n qua thông s

tr

ng thái
đ
i

n áp hay
đ
òng
đ
i

n, là có b

n ch

t
đ
i


n t

.

9


Có th

coi tín hi

u nói chung (dù d
ướ
i d

ng nào) là m

t
đạ
i l
ượ
ng v

t lý bi
ế
n thiên
theo th

i gian và bi


u di

n nó d
ướ
i d

ng m

t hàm s

hay
đồ
th

theo th

i gian là thích
h

p h
ơ
n c

.

N
ế
u bi


u th

c theo th

i gian c

a m

t tín hi

u là s(t) th

a mãn
đ
i

u ki

n:
s(t) = s(t + T) (1- 10)
V

i m

i t và


đ
ây T là m


t h

ng s

thì s(t)
đượ
c g

i là m

t tín hi

u tu

n hoàn theo
th

i gian. Giá tr

nh

nh

t trong t

p {T} th

a mãn (1-10) g

i là chu k


c

a s(t). N
ế
u
không t

n t

i m

t giá tr

h

u h

n c

a T th

a mãn (1-10) thì ta có s(t) là m

t tín hi

u
không tu

n hoàn.

Dao
độ
ng hình sin (h.1.5) là d

ng
đặ
c tr
ư
ng nh

t c

a các tín hi

u tu

n hoàn, có bi

u
th

c d

ng
s(t) = Acos(
ω
t-
φ
) (1-11)



Hình 1.5. Tín hiệu hình sin và các tham số
trong (1-11) A,
ω
,
φ
là các h

ng s

và l

n l
ượ
t
đượ
c g

i là biên
độ
, t

n s

góc và góc
pha ban
đầ
u c

a s(t), có các m


i liên h

gi

a
ω
, T và f nh
ư
sau :

ω
=
T
1
f ;
T
2
π
=
(1-12)

C
ũ
ng có th

chia tín hi

u theo cách khác: thành hai d


ng c
ơ
b

n là bi
ế
n thiên liên
t

c theo th

i gian (tín hi

u t
ươ
ng t

- analog) hay bi
ế
n thiên không liên t

c theo th

i
gian (tín hi

u xung s

- digital). Theo
đ

ó, s

có hai d

ng m

ch
đ
i

n t

c
ơ
b

n làm vi

c
(gia công x

lí) v

i t

ng lo

i trên.
Các d


ng tín hi

u v

a nêu trên, n
ế
u có bi
ế
u th

c s(t) hay
đồ
th

bi

u di

n xác
đị
nh,
đượ
c g

i là lo

i tín hi

u xác
đị

nh rõ ràng. Ngoài ra, còn m

t l

p các tín hi

u mang tính
ng

u nhiên và ch

xác
đị
nh
đượ
c chúng qua các phép l

y m

u nhi

u l

n và nh

các
quy lu

t c


a phân b

xác su

t th

ng kê,
đượ
c g

i là các tín hi

u ng

u nhiên.


10


Hình 1.6. Các dạng xung thường gặp
1.2.4. Các tính chất của tín hiệu theo cách biểu diễn thời gian t
a) Độ dài và trị trung bình của một tín hiệu
Độ
dài c

a tín hi

u là kho


ng th

i gian t

n t

i c

a nó (t

lúc b

t
đầ
u xu

t hi

n
đế
n
lúc m

t
đ
i).
Độ
dài mang ý ngh
ĩ
a là kho


ng th

i gian m

c b

n v

i tín hi

u c

a m

t
m

ch hay h

th

ng
đ
i

n t

. N
ế

u thi

u s(t) xu

t hi

n lúc t
o

độ
dài là
τ
thì giá tr

trung
bình c

a s(t), ký hi

u là
s(t)
đượ
c xác
đị
nh b

i:


+

=
τ
τ
to
to
s(t)dt
1
s(t)
(1-13)
b) Năng lượng, công suất và trị hiệu dụng
N
ă
ng l
ượ
ng E
s
c

a tín hi

u s(t)
đượ
c xác
đị
nh b

i

E
s

=

+
τ
to
to
S
2
(t)dt =


∞−
S
2
(t)dt (1-14)
Công su

t trung bình c

a s(t) trong th

i gian t

n t

i c

a nó
đượ
c

đị
nh ngh
ĩ
a b

i:


( )
ττ
τ
s
tο
tο
22
Ε
dttS
1
(t)S

+
=

(1-15)
Giá tr

hi

u d


ng c

a s(t)
đượ
c
đị
nh ngh
ĩ
a là:

11

S
hd=
ττ
τ
s
2
t
t
2
E
(t)S(t)dts
1
o
o
==
+

(1-16)


c) Dải động c

a tín hi

u là t

s

gi

a các giá tr

l

n nh

t và nh

nh

t c

a công su

t
t

c th


i c

a tín hi

u. N
ế
u tính theo
đơ
n v

logarit (dexibel), d

i
độ
ng
đượ
c
đị
nh ngh
ĩ
a
là:
D
dB
= 10lg
s(t) min
s(t)max
20lg
(t)}min{s
(t)}max{s

2
2
=

(1-17)
thông s

này
đặ
c tr
ư
ng cho kho

ng c
ườ
ng
độ
hay kho

ng
độ
l

n c

a tín hi

u tác
độ
ng lên m


ch ho

c h

th

ng
đ
i

n t

.
d) Thành phần một chiều và xoay chiều c

a tín hii

u:
M

t tín hi

u s(t) luôn có th

phân tích thành hai thành ph

n m

t chi


u và xoay chi

u
sao cho:
s(t) = s
~
+ s
=
(1-18)
v

i s
~
là thành ph

n bi
ế
n thiên theo th

i gian c

a s(t) và có giá tr

trung bình theo th

i
gian b

ng 0 và s

=
là thành ph

n c


đị
nh theo th

i gian (thành ph

n 1 chi

u).
Theo các h

th

c(1-13) van (1-18) có :

τ
1
ss(t) ==
=

+
τ
o
o
t

t
s(t)dt (1-19)
lúc
đ
ó : s
-
= s(t) - s(t)
và 0s(t)s(t)s
~
== - (1-20)

e) Các thành phần chẵn và lẻ c

a tín hi

u
M

t tín hi

u s(t) c
ũ
ng luôn có th

phân tích cách khác thành hai thành ph

n ch

n và l



đượ
c xác
đị
nh nh
ư
sau
s
ch
(t) = s
ch
(-t) =
2
1
[ s(t) + s(-t)] (1-21)
s
lẻ
(t) = -s
lẻ
(-t) =
2
1
[ s(t) - s(-t)]
t


đ
ó suy ra:
s
ch

(t) + s
lẻ
(t) = s(t)

12


0s ;s(t)(t)s
lech
==
(1-22)
f) Thành phần thực và ảo c

a tín hi

u hay bi

u di

n ph

c c

a m

t tín hi

u
M


t tín hi

u s(t) b

t kì có th

bi

u di

n t

ng quát d
ướ
i d

ng m

t s

ph

c :

s(t)jIms(t)Res(t) −=
(1-23)


đ
ây Res(t) là ph


n th

c và Ims(t) là ph

n

o c

a s(t) là:
Theo
đị
nh ngh
ĩ
a, l
ượ
ng liên h

p ph

c c

a s(t) là:
s(t)jIms(t)Re(t)s
*
−= (1-24)

Khi
đ
ó các thành ph


n th

c và

o c

a s(t) theo (l-23) và (l-24)
đượ
c xác
đị
nh b

i:
Re (t)ss(t)[
2
1
s(t)
*
+= ]
Im ](t)ss(t)[
2
1
s(t)
*
−= (1-25)
1.3. CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN TỬ ĐIỂN HÌNH
H

th


ng
đ
i

n t

là m

t t

p h

p các thi
ế
t b


đ
i

n t

nh

m th

c hi

n m


t nhi

m v


k

thu

t nh

t
đị
nh nh
ư
gia công x

lý tin t

c, truy

n thông tin d

li

u,
đ
o l
ườ

ng thông
s


đ
i

u khi

n t

ch

nh
V

c

u trúc m

t h

th

ng
đ
i

n t


có hai d

ng c
ơ
b

n: d

ng h

kín,


đ
ó thông tin
đượ
c gia công x

lý theo c

hai chi

u nh

m
đạ
t t

i m


t
đ
i

u ki

n t

i
ư
u
đị
nh tr
ướ
c
hay h

h




đ
ó thông tin
đượ
c truy

n ch

theo m


t h
ướ
ng t

ngu

n tin t

i n
ơ
i nh

n
tin.
1.3.2. Hệ thống thông tin thu - phát
Có nhi

m v

truy

n m

t tin t

c d

li


u theo không gian (trên m

t kho

ng cách nh

t
đị
nh) t

ngu

n tin t

i n
ơ
i nh

n tin.
1.C

u trúc s
ơ

đồ
kh

i: Hình 1.7
2. Các
đặ

c
đ
i

m ch

y
ế
u
a) Là d

ng h

th

ng h

.
b) Bao g

m 2 quá trình c
ơ
b

n.


13



Hình 1.7. Sơ đồ khối hệ thống thông tin dân dụng

Quá trình g

n tin t

c c

n g

i
đ
i vào m

t t

i tin t

n s

cao b

ng cách b

t dao
độ
ng t

i tin có m


t thông s

bi
ế
n thiên theo quy lu

t c

a tin t

c g

i là quá trình
đ
i

u
chế t

i thi
ế
t b

phát. Quá trình tách tin t

c kh

i t

i tin

để
l

y l

i n

i dung tin t

c t

n s


th

p t

i thi
ế
t b

thu g

i là quá trình dải điều chế .
c) Ch

t l
ượ
ng và hi


u qu

c
ũ
ng nh
ư
các
đặ
c
đ
i

m c

a h

do 3 y
ế
u t

quy
đị
nh:
Đặ
c
đ
i

m c


a thi
ế
t b

phát,
đặ
c
đ
i

m c

a thi
ế
t b

thu và môi tr
ườ
ng th

c hi

n quá trình
truy

n tin (
đị
a hình, th


i ti
ế
t, nhi

u )
Ba y
ế
u t

này
đượ
c
đả
m b

o nâng cao ch

t l
ượ
ng m

t cách riêng r


để

đạ
t hi

u

qu

thông tin cao, trong
đ
ó t

i ngu

n tin là các
đ
i

u ki

n ch


độ
ng, hai y
ế
u t

còn l

i là
y
ế
u t

b



độ
ng.
d) Các ch

tiêu quan tr

ng nh

t c

a h

:
D

ng
đ
i

u ch
ế
(AM, FM, analog, digital), công su

t b

c x

c


a thi
ế
t b

phát,
kho

ng cách và
đ
i

u ki

n môi tr
ườ
ng truy

n,
độ
nh

y và
độ
ch

n l

c c


a thi
ế
t b

thu.
1.3.3. Hệ đo lường điện tử
H

lo

i này có nhi

m v

thu th

p tin t

c d

li

u v

m

t
đố
i t
ượ

ng hay quá trình
nào
đ
ó
để

đ
ánh giá thông s

ho

c tr

ng thái c

a chúng.
1. C

u trúc kh

i: Hình 1.8

Hình 1.8. Hệ thống đo lường
2. Các
đặ
c
đ
i

m c

ơ
b

n:
a) Là h

c

u trúc d

ng h



14

b) Có hai ph
ươ
ng pháp c
ơ
b

n th

c hi

n quá trình
đ
o: ph
ươ

ng pháp ti
ế
p xúc (thi
ế
t b


đầ
u vào ti
ế
p xúc tr

c ti
ế
p v

i
đố
i t
ượ
ng
đ
o là ngu

n tin) và ph
ươ
ng pháp không ti
ế
p
xúc.

B

bi
ế
n
đổ
i
đầ
u vào là quan tr

ng nh

t, có nhi

m v

bi
ế
n
đổ
i thông s


đạ
i l
ượ
ng
c

n

đ
o (th
ườ
ng

d

ng m

t
đạ
i l
ượ
ng v

t lý) v

d

ng tín hi

u
đ
i

n t

có tham s

t


l


v

i
đạ
i l
ượ
ng c

n
đ
o. (Ví d

: áp su

t bi
ế
n
đổ
i thành
đ
i

n áp, nhi

t
độ

ho

c
độ


m hay
v

n t

c bi
ế
n
đổ
i thành
đ
i

n áp ho

c dòng
đ
i

n ).
c) S

can thi


p c

a b

t k

thi
ế
t b


đ
o nào vào
đố
i t
ượ
ng
đ
o d

n t

i h

qu


đố
i
t

ượ
ng
đ
o không còn
đứ
ng
độ
c l

p và do
đ
ó x

y ra quá trình m

t thông tin t

nhiên
d

n
đế
n sai s


đ
o.
d) M

i c


g

ng nh

m nâng cao
độ
chính xác c

a phép
đ
o
đề
u làm t
ă
ng tính ph

c t

p;
t
ă
ng chi phí k

thu

t và làm xu

t hi


n các nguyên nhân gây sai s

m

i và
đ
ôi khi làm
gi

m
độ
tin c

y c

a phép
đ
o.
e) V

nguyên t

c có th

th

c hi

n gia công tin t


c
đ
o liên t

c theo th

i gian (ph
ươ
ng
pháp analog) hay gia công r

i r

c theo th

i gian (ph
ươ
ng pháp digital). Y
ế
u t

này
quy
đị
nh các
đặ
c
đ
i


m k

thu

t và c

u trúc. C

th



ph
ươ
ng pháp analog,
đạ
i
l
ượ
ng
đ
o
đượ
c theo dõi liên t

c theo th

i gian còn

ph

ươ
ng pháp digital
đạ
i l
ượ
ng
đ
o
đượ
c l

y m

u giá tr



nh

ng th

i
đ
i

m xác
đị
nh và so v

i các m


c c
ườ
ng
độ
chu

n
xác
đị
nh. Ph
ươ
ng pháp digital cho phép ti
ế
t ki

m n
ă
ng l
ượ
ng, nâng cao
độ
chính xác
và kh

n
ă
ng ph

i ghép v


i các thi
ế
t b

x

lý tin t


độ
ng.
f) Có kh

n
ă
ng
đ
o nhi

u thông s

(nhi

u kênh) hay
đ
o xa nh

k
ế

t h

p thi
ế
t b


đ
o v

i
m

t h

th

ng thông tin truy

n d

li

u,
đ
o t


độ
ng nh


m

t ch
ươ
ng trình v

ch s

n (
đ
o
đ
i

u khi

n b

ng µp)
1.3.4. Hệ tự điều chỉnh
H

có nhi

m v

theo dõi kh

ng ch

ế
m

t ho

c vài thông s

c

a m

t quá trình sao
cho thông s

này ph

i có giá tr

n

m trong m

t gi

i h

n
đ
ã
đị

nh tr
ướ
c (ho

c ngoài gi

i
h

n này) t

c là có nhi

m v



n
đị
nh thông s

(t


độ
ng)

m

t tr


s

hay m

t d

i tr

s


cho tr
ướ
c.
1. S
ơ

đồ
c

u trúc nh
ư
Hình 1.9.
2. Các
đặ
c
đ
i


m ch

y
ế
u
a) Là h

d

ng c

u trúc kín: thông tin truy

n theo hai h
ướ
ng nh

các m

ch ph

n h

i.
b) Thông s

c

n
đ

o và kh

ng ch
ế

đượ
c theo dõi liên t

c và duy trì

m

c ho

c gi

i
h

n
đị
nh s

n.
Ví d

: T
o
(c


n theo dõi kh

ng ch
ế
)
đượ
c bi
ế
n
đổ
i tr
ướ
c tiên thành U
x
sau
đ
ó, so sánh
U
x
v

i U
ch

để
phát hi

n ra d

u và

độ
l

n c

a sai l

ch (U
ch
t
ươ
ng

ng v

i m

c chu

n
T
ch

đượ
c
đị
nh s

n mà
đố

i t
ượ
ng c

n
đượ
c kh

ng ch
ế



đ
ó). Sau khi
đượ
c khu
ế
ch
đạ
i
l
ượ
ng sai l

ch

U = U
x
- U

ch

đượ
c
đư
a t

i kh

i ch

p hành
để

đ
i

u khi

n t
ă
ng ho

c
gi

m T
x
theo yêu c


u tùy d

u và
độ
l

n c

a

U. S

có 3 khà n
ă
ng:

×