Cách chuyển đổi tín hiệu analog sang digital

Với sự phát triển về công nghệ, các thiết bị âm thanh cũng đang dần có sự đổi mới và các tín hiệu digital đang ngày càng được ưa chuộng. Tuy nhiên làm thế nào để chuyển đổi tín hiệu analog sang digital là câu hỏi của khá nhiều khách hàng đang thắc mắc? Hôm nay hãy cùng Đức Mạnh Audio tìm hiểu cách chuyển đổi tín hiệu analog sang digital và ngược lại thông qua bài viết dưới đây nhé!

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. Analog có nghĩa là tương tự về bản chất nhưng khác biệt về cường độ tín hiệu so với lúc ban đầu.

Tín hiệu digital là gì?

Tín hiệu digital hay còn gọi với cái tên khác là tín hiệu số. Chúng chỉ bao gồm 2 mức cao và thấp, 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.

 Chuyển đổi tín hiệu analog sang digital

Bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital hay mạch chuyển đổi tương tự ra số được gọi tắt là ADC – Analog to Digital Converter. Đây chính là hệ thống sẽ thực hiện việc chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu digital. Ví dụ như tín hiệu âm thanh analog từ micro, mâm đĩa than... sử dụng thiết bị này chuyển đổi sang tín hiệu kỹ thuật số.

Các bước chuyển đổi:

Bước 1: Để thực hiện chuyển đổi một tín hiệu analog thực tế thành tín hiệu kỹ thuật số, tín hiệu analog thực tế này sẽ được chuyển đổi thanh dạng điện áp. Bộ ADC sau đó sẽ đọc giá trị điện áp này và chuyển đổi thành tín hiệu kỹ thuật số tương ứng.

Quá trình chuyển đổi này thường sẽ bị ảnh hưởng bởi lỗi hoặc nhiễu tín hiệu do quá trình lượng tử hóa tín hiệu ngõ vào. Thay vì chuyển đổi liên tục, ADC sẽ thực hiện chuyển đổi theo chu kỳ, láy mẫu tín hiệu ngõ vào và giới hạn băng thông cho phép của tín hiệu. Điều này sẽ giúp làm giảm thiểu lỗi và nhiễu trong quá trình chuyển đổi và đảm bảo chất lượng tín hiệu kỹ thuật số.

Bước 2:  Hoạt động của một bộ ADC được đặc trưng bởi băng thông và tỉ số tín hiệu nhiễu. Băng thông của ADC được xác định bởi tốc độ lấy mẫu. Tỉ số SNR của ADC bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố bao gồm như độ phân giải, độ tuyến tính và độ chính xác... Tỉ số SNR của ADC thể hiện số bit trung bình trả về trong mỗi tính toán mà không bị nhiễu, được gọi là số bit hiệu quả. Một bộ ADC lý tưởng có số ENOB bằng với độ phân giải của nó.

Chuyển đổi tín hiệu digital sang analog

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

Hiện nay, nhiều hệ thống được sử dụng là tín hiệu hỗn hợp tức có nghĩa là chúng dựa trên cả hệ thống tín hiệu tương tự và tín hiệu số. Từ đó hình thành các yêu cầu dành cho các bộ chuyển đổi tín hiệu DAC và ADC để chuyển đổi giữa 2 miền tín hiệu.