Tín hiệu analog là gì? Kiến thức chung về tín hiệu analog

Tín hiệu analog là một khái niệm quan trọng trong lĩnh vực công nghệ và điện tử, đại điện cho một dạng tín hiệu liên tục có sự thay đổi theo thời gian. Vậy tín hiệu analog là gì? Tín hiệu analog có điểm khác nhau nào so với tín hiệu số? Và ứng dụng trong thực tế của tín hiệu analog là gì? Hãy cùng Bảo An tìm hiểu trong bài viết dưới đây. 

- Tín hiệu analog là gì? Tín hiệu analog là tín hiệu liên tục, đồ thị biểu diễn tín hiệu analog là một đường liên tục (ví dụ đường cong sin, cos,...). Tín hiệu analog có nghĩa là tín hiệu tương tự, tức là tín hiệu sẽ tương tự về bản chất, nhưng sẽ khác nhau về cường độ tín hiệu lúc sau so với lúc trước.
- Tín hiệu analog biểu diễn các thông tin liên tục bằng cách thay đổi các thông số như điện áp, dòng điện, áp suất, nhiệt độ và tần số trong khoảng liên tục. Ví dụ, trong một tín hiệu analog điện áp, giá trị của tín hiệu có thể thay đổi một cách liên tục từ giá trị tối thiểu đến giá trị tối đa trong khoảng thời gian nhất định.
- Tín hiệu analog phổ biến trong nhiều lĩnh vực, bao gồm kỹ thuật điện tử, viễn thông, điều khiển và đo lường. Chúng được sử dụng để truyền dữ liệu và thông tin từ các thiết bị và cảm biến đến các hệ thống xử lý và điều khiển.

Hình 1: Tín hiệu analog là gì?

Tín hiệu analog có thể được phân loại dựa trên các đặc điểm và tính chất khác nhau. Dưới đây là một số phân loại phổ biến của tín hiệu analog:
- Tín hiệu điện áp (Voltage signal): Đây là loại tín hiệu analog phổ biến nhất và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng. Tín hiệu điện áp biểu diễn thông tin bằng các biến đổi mức độ điện áp trong một phạm vi liên tục. Ví dụ: tín hiệu âm thanh trong hệ thống âm thanh, tín hiệu đo nhiệt độ từ cảm biến.
- Tín hiệu dòng điện (Current signal): Tương tự như tín hiệu điện áp, tín hiệu dòng điện cũng biểu diễn thông tin bằng các biến đổi mức độ dòng điện trong một phạm vi liên tục. Nó được sử dụng trong các ứng dụng như đo dòng điện, kiểm soát động cơ, và truyền tải dữ liệu.
- Tín hiệu áp suất (Pressure signal): Tín hiệu áp suất biểu diễn các thông tin về áp suất trong hệ thống. Nó có thể được đo bằng cảm biến áp suất và biểu diễn dưới dạng tín hiệu analog để đo, kiểm soát hoặc theo dõi áp suất trong các ứng dụng như hệ thống thông gió, hệ thống xử lý chất thải, và máy nén khí.
- Tín hiệu nhiệt độ (Temperature signal): Tín hiệu nhiệt độ biểu diễn các thông tin về nhiệt độ trong một hệ thống. Nó có thể được đo bằng cảm biến nhiệt độ và biểu diễn dưới dạng tín hiệu analog để kiểm soát hoặc giám sát nhiệt độ trong các ứng dụng như hệ thống làm lạnh, hệ thống quản lý nhiệt độ trong công nghiệp.
- Tín hiệu tần số (Frequency signal): Tín hiệu tần số biểu diễn thông tin bằng tần số dao động của tín hiệu. Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng như đo tốc độ quay, đo sóng âm, và truyền tải dữ liệu tần số.
Trên đây chỉ là một số loại tín hiệu analog phổ biến. Có nhiều loại tín hiệu analog khác nhau trong các lĩnh vực và ứng dụng khác nhau, tùy thuộc vào các thông số được đo lường

Qua 2 phần trên, Bảo An đã giúp bạn hiểu được về tín hiệu analog là gì? Và một số loại tín hiệu analog. Vậy tín hiệu analog khác tín hiệu digital ở điểm nào? Hãy cùng tìm hiểu trong phần dưới đây. 
- Tín hiệu analog là tín hiệu liên tục, đại diện cho các phép đo vật lý. Tín hiệu analog sử dụng một loạt các giá trị liên tiếp để biểu thị thông tin. Tín hiệu digital (hay còn gọi là tín hiệu số) là tín hiệu được phân tách theo thời gian. Nó sử dụng các số rời rạc 0 và 1 để thể hiện thông tin. Do đó, mọi thông tin ở dạng kỹ thuật số đều có thể được mã hóa.
- Như hình vẽ dưới đây, chúng ta có thể thấy sự khác nhau giữa tín hiệu analog và tín hiệu số. Với ưu điểm là tỷ lệ nhiễu thấp, dễ truyền đi xa nên tín hiệu digital ngày nay được sử dụng nhiều hơn so với analog. Một ví dụ điển hình là truyền hình tương tự ngày nay đã dần được thay thế bằng truyền hình kỹ thuật số, vệ tinh…

Hình 2: Khác nhau giữa tín hiệu analog và digital

Tín hiệu analog có rất nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của tín hiệu analog:
- Ứng dụng trong việc điều khiển thiết bị phụ tải, phụ thuộc vào điện áp cao: Khi điện áp thay đổi cao hoặc thấp, ta đều cần phải theo dõi quá trình. Trong những trường hợp này thì việc điều khiển thiết bị phụ tải là rất quan trọng. Khi xảy ra sự cố quá áp, thì ta thông báo bằng còi và đèn, đồng thời thì hiện thị thông số lên thiết bị hiển thị. Khi đó tín hiệu điện áp được chuyển đổi về dạng analog và hiển thị kết quả trên thiết bị hiển thị

Hình 3: Ứng dụng của tín hiệu analog trong điều khiển thiết bị phụ tải

- Ứng dụng để chuyển đổi các tín hiệu nhiệt độ đo được từ các đầu dò nhiệt độ như PT100, K,… Đối với những đầu dò nhiệt này, để truyền tín hiệu nhiệt độ đo được về tủ trung tâm, hay bộ điều khiển trung tâm thường có một khoảng cách rất xa. Như vậy việc sử dụng dây bù nhiệt phải chất lượng, đòi hỏi tốn kém rất nhiều chi phí. Việc chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ về dạng tín hiệu analog sẽ tiết kiệm được nhiều chi phí nhất. 

Hình 4: Ứng dụng tín hiệu analog trong chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ từ can nhiệt

Tín hiệu analog có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Dưới đây là một số ưu điểm và nhược điểm của tín hiệu analog:

- Tính liên tục: Tín hiệu analog biểu diễn dữ liệu theo cách liên tục, cho phép truyền tải thông tin chi tiết hơn so với tín hiệu số rời rạc.
- Khả năng thích ứng: Tín hiệu analog có khả năng thích ứng tự nhiên với các biến đổi trong môi trường và tín hiệu đầu vào. Nó cho phép xử lý tín hiệu chính xác trong một phạm vi giá trị rộng.
- Tính dễ hiểu: Tín hiệu analog có thể dễ dàng được hiểu và đo lường bằng các thiết bị đơn giản như đồng hồ vạn năng hoặc các thiết bị đo lường tương tự.
- Phản hồi theo thời gian thực: Tín hiệu analog cho phép phản hồi và xử lý thông tin trong thời gian thực, điều này làm cho nó phù hợp với các ứng dụng yêu cầu đáp ứng nhanh như điều khiển và tự động hóa.

- Tín hiệu analog dễ bị nhiễu và ảnh hưởng bởi các tác động ngoại vi như tạp âm, nhiễu điện từ, và biến đổi môi trường. Điều này có thể làm giảm chất lượng và độ tin cậy của tín hiệu.
- Sự suy giảm: Tín hiệu analog có thể bị suy giảm theo quãng đường truyền, gây ra mất đi thông tin và chất lượng tín hiệu.
- Khó xử lý số: So với tín hiệu số, tín hiệu analog khó xử lý số hơn. Đòi hỏi các phương pháp xử lý tín hiệu phức tạp để chuyển đổi và xử lý tín hiệu analog thành dạng số để thực hiện các tính toán và xử lý dữ liệu.
- Giới hạn độ chính xác: Tín hiệu analog có giới hạn độ chính xác dựa trên độ phân giải của các thiết bị đo lường và xử lý. Điều này có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của dữ liệu và quyết định cuối cùng.

Kết luận: Qua bài viết trên, Bảo An đã giúp bạn hiểu được về tín hiệu analog là gì? Một số loại tín hiệu analog phổ biến và một số ứng dụng của tín hiệu analog trong thực tế. Hy vọng bài viết sẽ giúp ích cho công việc của bạn.