แบบฝึกหัดบทที่ 5

แบบฝึกหดั บทที่ 5 นางสาว จริ าพัชร สวา่ งเมฆปวส 2 คอมพวิ เตอรธ์ รุ กจิ 1 เลขท่ี 6

ข้อมูลและสัญญาณการสื่อสารขอ้ มลู1.จงบอกความแตกต่างระหวา่ งขอ้ มูลและสัญญาณ ?ตอบ ความสาคัญของช้ันส่ือสารฟิสิคัล คือ การเคล่ือนย้ายข้อมูลท่ีอยู่ในรูปแบบของ สัญญาณสื่อกลาง ข้อมูล คือ สิ่งที่มีความหมายในตัว โดยข้อมูลทั่วไปที่ใช้งานในระบบ คอมพวิ เตอร์ จะเป็นขอ้ มูลชนดิ ตวั เลข ตวั อักษร ภาพน่งิ รวมถงึ ภาพเคล่อื นไหวต่าง ในการส่งข้อมูลจากจุดหน่ึงไปยังอกีจดุ หนึง่ ผ่านทางสายสอ่ื สารหรือคลืน่ วทิ ยุ ข้อมูลท่ีต้องการส่งจะต้องได้รับการแปลงให้อยู่ในรูปแบบของสัญญาณท่ีเหมาะสมกับ ระบบการส่ือสารนั้นๆ ก่อน สัญญาณ คือ ปริมาณใดๆ ที่สามารถเปล่ียนแปลงและสัมพนั ธ์ไปกับเวลา โดย สัญญาณท่ีใช้ในระบบส่ือสาร คือ กระแสไฟฟา้ หรือคล่ืนแมเ่ หล็กไฟฟ้า เชน่ การ สนทนาผา่ นระบบโทรศัพท์ การส่งั พิมพ์งาน การดาวนโ์ หลดข้อมูล เป็นต้น2.จงบอกคุณลักษณะสาคัญของสญั ญาณแอนะล็อก ?ตอบ เป็นรูปคลื่นท่ีมีลักษณะต่อเนื่อง (สัญญาณจะแกว่งขึ้นลงอย่างต่อเน่ืองและ ราบเรียบตลอดเวลา ไม่มีการเปล่ียนแปลงแบบทันทีทันใด) ค่าระดับสัญญาณสามารถอยู่ในช่วงระหว่างค่าตา่ สดุ และ

3.จงบอกคณุ ลกั ษณะสาคญั ของสัญญาณดิจติ อล ?ตอบ เปน็ สญั ญาณท่ีมีรูปแบบไม่ต่อเน่ือง มีค่าที่เป็นไปได้ในรูปแบบของแรงดันไฟฟา้ ที่มีค่า 0 หรือ1 เท่านน้ั มขี ้อดีคอื - เป็นสัญญาณท่ีทนตอ่ การรบกวนได้ดีกวา่ สัญญาณแอนะล็อก แต่ข้อเสียคือ –สามารถส่งบนระยะทางไดไ้ มไ่ กลเมอ่ื เทียบกับสัญญาณแอนะล็อก4.จงสรปุ ข้อดีและข้อเสียของสัญญาณแอนะล็อกและสญั ญาณดจิ ติ อลตอบ 1. การแสดงผลทาให้เข้าใจได้ง่าย ตัวอย่างเช่น การแสดงผลของแรงดันไฟฟ้าเป็นตัวเลขจากเคร่ืองวัดแรงดนั ไฟฟ้า

2. การควบคุมทาได้ง่าย ตัวอย่างเช่นระบบควบคุมอุณหภูมิของเตาเผาที่มีระบบดิจิตอลเข้ามาเก่ียวข้อง การทางานของระบบ มีตัวตรวจอุณหภูมิท่ีเปล่ียนอุณหภูมิเป็นระดับแรงดันที่เป็นสัญญาณ อนาลอก สัญญาณจะถูกเปลี่ยนเป็นสัญญาณดิจติ อล ด้วยวงจรเปล่ียนสัญญาณอนาลอกเป็นดิจติ อล แล้วป้อนเข้าสู่ส่วนประมวลผล (Central Processing Unit : CPU) ซี พี ยู จะทางานตามเง่ือนไขท่ีกาหนดไว้ ถ้ามีอุณหภูมิสูงหรือต่ากว่าที่กาหนด จะส่งสัญญาณออกที่เอาท์พุต เพ่ือควบคมุ การปดิ เปดิ เช้ือเพลิงใน เตาเผา การเปลย่ี นสัญญาณดจิ ิตอลให้กลบั มาเป็นสัญญาณอนาลอกใช้วงจร D/A คอนเวอร์เตอร์ (Digital to Analog Converter) สัญญาณอนาลอกจะไปควบคุมการปดิ เปิด การฉีดน้ามนั เช้ือเพลงิ ในเตาเผา เพ่อื ให้ได้อณุ หภูมิตามที่ต้ังไว้ การเปลี่ยนอณุ หภูมิสามารถปรบั ได้ โดยการเปลี่ยนคา่ ทีเ่ ก็บไวใ้ น ซี พี ยู3. ความเที่ยงตรง วงจรอนาลอก ทาให้มีความเท่ียงตรงสูงได้ยาก เพราะปะรกอบไปด้วยอุปกรณ์ที่มคี า่ ผิดพลาด และมคี วามไวต่อสงิ่ แวดล้อม เช่น อณุ หภูมิ ความชื้น จงึ ทาให้อปุ กรณ์ต่าง ๆ เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ มีคุณสมบัติเปล่ียนไป เหมือนกับว่าปัญหาท่ีเกิดข้ึนในวงจรอนาลอก เป็นเพราะแรงดนั ไฟฟา้ สว่ นอปุ กรณใ์ นวงจรดิจติ อลกม็ ปี ัญหาเชน่ เดียวกัน แต่วงจรสามารถควบคุมการทางานได้ ถึงแม้วา่ สัญญาณจะผิดเพย้ี นไปบ้าง ก็ไม่มีผลต่อการทางานของวงจรเพราะสภาวะ 1 กับ0 กาหนดจากระดับแรงดัน

4. ผลกระทบต่อการส่งในระยะไกล เมื่อมีการส่งสัญญาณออกไปในระยะไกล ๆ ตามสายส่งหรือเป็นคล่ืนวิทยุ จะมีการรบกวนเกิดข้ึนได้ง่าย เรียกว่า นอยส์ (noise) ตัวอย่างเช่น การส่งสัญญาณไปยัง ดาวเทียมจะมีการรบกวนเนื่องจากการแผ่รังสี จากฟ้าแลบ หรือจุดดับบนดวงอาทิตย์ทาให้สัญญาณผดิ เพย้ี นได้ง่าย ถา้ เปน็ วงจรอนาลอก ความเชื่อถือได้ข้ึนกับแรงดันที่ปลายทางว่าเบ่ียงเบนไปจากต้นทางมามากนอ้ ยแค่ไหน เป็นปัญหาที่เก่ียวกับความต่างศักย์ ถ้าส่งเป็นสัญญาณดิจิตอลจะไมม่ ีปัญหาน้ี เพราะสัญญาณอาจผดิ ไป จากตน้ ทางได้บา้ งแต่ยงั คงสภาวะ 1 หรือ 05. ความเชื่อม่นั สญั ญาณดจิ ติ อลมีคา่ ความผดิ พลาดนอ้ ยกว่าสัญญาณอนาลอก ทาให้วงจรท่ีทางานด้วยสัญญาณดิจิตอล มีความเช่ือถือได้มากกว่า เมื่อใช้แทนปริมาณต่าง ๆ ตัวอย่างเช่น การบวกสัญญาณ ถ้าทางานในลักษณะอนาลอก

5.ส่วนประกอบพ้นื ฐานหลักๆ ของสัญญาณแอนะล็อกมอี ะไรบ้าง จงอธบิ ายตอบ 1. แอมพลจิ ูด (Amplitude)สัญญาณแอนะลอ็ ก ท่ีมกี ารเคลือ่ นทีใ่ นลักษณะเป็นรปู คลื่นข้นึ ลงสลบั กัน และกา้ วไปตามเวลาแบบสมบูรณ์น้ัน เรียกว่า คล่ืนซายน์(Sine Wave)แอมพลิจดู จะเป็นค่าที่วัดจากแรงดันไฟฟ้าซึ่งอาจเป็นระดับของคล่ืนจดุ สูงสุด (High Amplitude) หรือจุดต่าสุด (Low Amplitude) และแทน ดว้ ยหน่วยวัดเปน็ โวลด์ (Volt)2. ความถ่ี (Frequency)ความถี่ หมายถึง อัตราการขึ้นลงของคล่ืน ซ่ึงเกิดขึ้นจานวนกี่รอบใน 1 วินาที โดยความถี่นั้น จะใช้แทนหน่วยวดั เปน็ เฮิรตซ์ (Hertz : Hz)3. เฟส (Phase)เฟส เป็นการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณ ซึ่งจะวัดจากตาแหน่งองศาของสัญญาณเมื่อเวลา ผ่านไปโดยเฟสสามารถเปล่ียนแปลงตาแหน่ง (Phase Shift) ในลักษณะเลื่อนไปข้างหน้าหรือ ถอยหลังก็ได้ การเลอ่ื นไปข้างหน้าจานวนคร่งึ หน่งึ ของลูกคลื่น จะถอื ว่าเฟสเปล่ยี นแปลงไป 180 องศา

6. Bit Interval กับ Bit Rate คอื อะไร ใชก้ ับสัญญาณอะไร และนามาเทยี บเคยี งกบั หนว่ ยวดัใดของสัญญาณแอนะลอ็ ก ?ตอบ bit interval หมายถงึ เวลาท่ตี ้องใชใ้ นการส่งขอ้ มลู 1 บิต มีหนว่ ยเป็นวนิ าทีBitrate (บิทเรท) คืออะไร Bit บิท คือหน่วยของสัญญาณดิจิตอล การที่จะประมวลผลสัญญาณด้วยความเร็วเท่าไหร่น้ันจึงเรียกว่า “บิทเรท” โดยปกติไฟล์วีดีโอจะใช้หน่วยความเร็วเป็นวินาทียกตัวอย่าง เช่น Kbps (Kilobit per second) หรือ Mbps (Megabit per second) **หมายเหตุ1 Megabit = 1,000 Kilobit7.จงสรุปความหมายของ Bit Rate และ Baud Rate พรอ้ มกับยกตวั อยา่ งประกอบ ?ตอบ bit interval หมายถึง เวลาท่ีต้องใช้ในการส่งขอ้ มลู 1 บติ มหี นว่ ยเป็นวนิ าทีbit rate หมายถึง อัตราการส่งข้อมูลบติ ขอ้ มูลใน 1 วินาทีมหี นว่ ย bps(bits per second)อัตราการส่งข้อมูลในช่องสือ่ สาร ขึน้ อย่กู บั 3 องค์ประกอบคอื- แบนดว์ ิดธ์- ระดบั ของสัญญาณ- คณุ ภาพช่องสญั ญาณ (วัดจารระดับการรบกวน)

8.การมอดเู ลต (Modulate) คืออะไร จงอธบิ าย ?ตอบ คือ การจะส่งสัญญาณเสียงหรือข้อมูลผ่านช่องทางการส่ือสารจาเป็นอย่างยิ่งท่ีจะต้องอาศัยพลังงานไฟฟ้าช่วยพาสัญญาณเหล่าน้ันให้เคล่ือนย้ายจากท่ีหนึ่งไปยังอีกท่ีหน่ึงขบวนการหรือข้ันต้อนในการเพ่ิมพลังงานไฟฟ้าดังกล่าวเราเรียกว่าการมอดูเลต(Modulation) พลังงานไฟฟ้าซ่ึงมีความถ่ีสูงและคงที่รวมทั้งมีแอมประจุ(ขนาด) สูงด้วยน้ันเราเรียกว่าสัญญาณคลื่นพาห์ (SignalCarrier) อุปกรณ์สาหรับมอดูเลตสัญญาณ(Modulator) จะสรา้ งสัญญาณคลื่นพาหแ์ ละรวมเข้ากับสญั ญาณข้อมูลเพอื่ ให้สญั ญาณมคี วามแรงพอทจี่ ะสง่ ผา่ นสอ่ื กลางไปยังอีกจุดหน่งึ ท่อี ยไู่ กลออกไปได้และเม่ือถึงปลายทางก็จะมีอุปกรณ์ซ่ึงทาหน้าท่ีแยกสัญญาณคลื่นพาห์ออกให้เหลือเพียงสัญญาณข้อมูลเราเรียกวิธีการแยกสัญญาณน้ีว่าการดีมอดูเลต(Demodulation)เรื่องการมอดูเลตสัญญาณเป็นเร่ืองที่สาคัญมากในการสื่อสารข้อมูลการเลือกวิธีการมอดูเลตและการดีมอดูเลตท่ีเหมาะสมจะชว่ ยให้ท่านทาการสง่ ขอ้ มูลข่าวสารได้อย่างมปี ระสทิ ธิภาพอุปกรณ์สาหรับมอดูเลตสัญญาณ (Modulator) จะสร้างสัญญาณคลื่นพาห์ และรวมเข้ากับสญั ญาณขอ้ มลู เพือ่ ให้สัญญาณมีความแรงพอท่ีจะส่งผ่านสื่อกลางไปยังอกี จุดหน่ึง เมื่อถึงปลายทางจะมีอุปกรณ์ในการแยกสัญญาณคล่ืนพาห์ออก เรียกวิธีการแยกสัญญาณนี้ว่า“การดีมอดูเลต”(Demodulation)

9.คณุ สมบตั สิ าคญั ของสัญญาณพาหะ (Carrier Signal) คอื อะไร นาไปใชป้ ระโยชนอ์ ยา่ งไร ?ตอบ มีคุณสมบัติพิเศษคือสามารถส่งออกได้ในระยะไกล ๆ และผ่านตัวกลางได้ และเม่ือมีการนาคลืน่ พาหะมารวมกบั สัญญาณเสียง10.จงอธิบายความแตกต่างระหว่างการมอดูเลตทางขนาด(AM)และการมอดูเลตทางความถี่(FM) มาพอเขา้ ใจ?ตอบ การมอดูเลตทางแอมประจุ (AM)สัญญาณของคล่ืนพาห์จะมีความถ่ีสูงกว่าความถ่ีของสัญญาณข้อมูล เพื่อให้สามารถพาสัญญาณข้อมูลไปได้ไกล ๆ สัญญาณ AM ท่ีมอดูเลตแล้วจะมีความถ่ีเท่ากับความถ่ีของสัญญาณคล่ืนพาห์ โดยมีขนาดหรือแอมปลิจูดของสัญญาณเปลี่ยนแปลงไปตามแอมปลิจดู ของสญั ญาณดว้ ยขอ้ เสยี ของการมอดูเลตแบบ AM คอื1. แบนด์วิดท์ของสัญญาณ AM เปน็ ย่านความถี่ท่ไี ม่สูง ทาให้มีสัญญาณรบกวนจากภายนอกเข้ามาได้งา่ ย2. การสง่ สัญญาณแบบ AM ส้นิ เปลอื งพลังงานมาก พลงั งานสว่ นใหญใ่ ชใ้ นการสง่ คลน่ื พาห์การมอดูเลตทางความถี่ (FM)สัญญาณ FM ที่มอดูเลตแล้วจะมีแอมปลิจูดคงที่ แต่ความถ่ีของสัญญาณจะไมค่ งที่เปลีย่ นแปลงไปตามแอมปลิจดู ของสัญญาณข้อมลู

ขอ้ เสยี ของการมอดเู ลตแบบสญั ญาณ FM คอื1. ต้องการแบนดว์ ดิ ท์ที่มีขนาดกว้าง เนื่องจากสญั ญาณขอ้ มูลมหี ลายความถี่2. คณุ ภาพดีกวา่ การมอดเู ลตแบบ AM แต่การทางานจะซับซอ้ นกว่าการมอดูเลตทางเฟส (PM)การมอดูเลตแบบ PM จะให้ครึ่งรอบของสัญญาณเป็นมุม 180 องศา และเมื่อครบ 1 รอบ จะเป็น360 องศา สัญญาณมอดเู ลตจะมีการเปล่ยี น (กลับ) มุมเฟสทุกคร้ังท่ีมุมเฟสของสัญญาณข้อมูลต่างจากมุมเฟสของสัญญาณคลืน่ พาห์เทา่ กบั 180 องศาการมอดูเลตแบบ PM นยิ มใชใ้ นการแพรภ่ าพสีทางทีวี แต่ AM กับ FM นิยมใช้ในการกระจายเสียงวิทยุการมอดูเลตแบบ PM เป็นวิธีการที่ดีแต่วงจรค่อนข้างจะซับซ้อนจึงไม่นิยมใช้ส่งสัญญาณข้อมูลอะอนาล็อก การมอดูเลตแบบ PM มักจะนามาใช้ในการส่งสัญญาณข้อมูลคอมพิวเตอร์ท่ีตอ้ งการความเรว็ ในการสง่ ข้อมูลสูง

11.การมอดเู ลตสญั ญาณดจิ ิตอล ประกอบดว้ ยเทคนคิ ใดบ้าง จงอธบิ าย ?ตอบ เทคนคิ หลกั การมอดเู ลตสญั ญาณดจิ ิตอล คือ การใช้สญั ญาณพาห์ (Carrier Signal)12.รหสั ข้อมูลคืออะไร มรี หัสใดบา้ ง จงสรุปมาใหเ้ ขา้ ใจ ?ตอบ รหัสแทนข้อมูล หมายถึง รหัสที่ใช้แทนตัวอักขระ ซึ่งประกอบด้วยตัวอักษร ตัวเลขหรือสัญลักษณ์พิเศษอื่น ๆ ท่ีใช้ในโปรแกรมคอมพิวเตอร์ เพราะว่าข้อมูลท่ีเก็บไว้ในหนว่ ยความจาของคอมพิวเตอร์จะแทนด้วยรหสั เลขฐานสองทมี่ ีเลข ๐ กับ ๑ วางเรยี งกันซึ่งรหสั ข้อมูลแบง่ ออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้ คอื1. รหัสภายนอกเครื่อง (External Code) หมายถึง รหัสที่ใชส้ าหรับการบันทึกข้อมูลที่อยู่ภายนอกเคร่ืองคอมพิวเตอร์ เชน่ การบนั ทกึ ขอ้ มลู บนบัตรเจาะรู โดยใชส้ ัญลักษณ์การเจาะรแู ตล่ ะแถวแทนข้อมูล 1 ตังอกั ษร2. รหัสภายในเคร่ือง (Internal Code) หมายถึง รหัสที่ใชแ้ ทนข้อมูลท่ีถูกอ่านและบันทึกอยู่ในหน่วยความจาของเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งรหัสท่ีใช้แทนข้อมูลภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึง่ มีหลายรูปแบบ

13.มปี ัจจยั อะไรบ้างท่กี อ่ ใหเ้ กิดความสูญเสียของสญั ญาณจากการสง่ ผ่านขอ้ มูล ?ตอบ ปัจจัยที่เก่ียวข้องกับความเร็วในการส่งข้อมูลจานวนโหนดท่ีเชื่อมต่อ (Number ofReceivers)ความสูญเสียต่อการส่งผ่าน (Transmission Impairments) คือการอ่อนตัวของสัญญาณ จะเก่ียวข้องกบั ระยะทางในการส่งผ่านข้อมูลการรบกวนของสัญญาณ (Interference) คือ การรบกวนของสัญญาณภายนอก อาจส่งผลให้เกิดการบิดเบอื นของสัญญาณได้แบนด์วิดธ์ (Bandwidth) คือ ความกว้างของช่องสัญญาณ บอกถึงความสามารถของการส่งข้อมูลย่งิ กวา้ งย่ิงสง่ ข้อมูลไดเ้ ร็ว เปรียบได้กับ ความกว้างของถนน

14.สัญญาณทีเ่ บาบางลงหมายถึงอะไร สามารถแกไ้ ขไดด้ ้วยวิธีใด ?ตอบ ความต้องการส่งผ่านข้อมูลจากจุดหนึ่งไปยังจุดหนึ่งผ่านสายส่ือ สารหรือคลื่นวิทยุข้อมูลที่ต้องการส่งน้ัน จะต้องได้รับการแปลงให้อยู่ในรูปแบบของสัญญาณที่เหมาะสมกับระบบสื่อสารน้ันๆ เสียก่อน ดงั นั้นความหมายของสัญญาณก็คือปรมิ าณใด ๆ ที่สามารถเปล่ียนแปลงและสัมพันธ์ไปกับเวลา โดยสัญญาณท่ีใช้ในระบบสื่อสารก็คือกระแสไฟฟ้า (Electric) หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า(Electromagnetic Wave) เช่น คล่ืนวิทยุ คล่ืนแสง เป็นต้น และต่อไปน้ีจะเป็นตัวอย่างของสญั ญาณ15.การสง่ ผา่ นข้อมลู บนสายส่ง ทาให้อณุ หภูมิสูงขึน้ ไดอ้ ย่างไร จงอธิบาย ?ตอบ Thermal Noiseเป็นสญั ญาณรบกวนท่เี กิดจากความร้อน เน่อื งจากสัญญาณที่ว่ิงผ่านสือ่ กลางจะมคี วามต้านทานในตวั เอง ทาให้อณุ หภูมสิ งู ขึ้น