แบบฝึกหัดบทที่ 5

แบบฝึกหดั บทที่ 5 นาย วสพุ ล นวลละอองปวส 2 คอมพิวเตอรธ์ รุ กิจ 2 เลขท่ี 7

ข้อมูลและสัญญาณการสื่อสารข้อมลู1.จงบอกความแตกต่างระหวา่ งข้อมูลและสัญญาณ ?ตอบ ความสาคัญของช้ันสื่อสารฟิสิคัล คือ การเคล่ือนย้ายข้อมูลท่ีอยู่ในรูปแบบของ สัญญาณสื่อกลาง ข้อมูล คือ สิ่งที่มีความหมายในตัว โดยข้อมูลทั่วไปที่ใช้งานในระบบ คอมพวิ เตอร์ จะเป็นขอ้ มูลชนดิ ตวั เลข ตวั อักษร ภาพน่งิ รวมถงึ ภาพเคล่อื นไหวต่าง ในการส่งข้อมูลจากจุดหนึ่งไปยังอกีจดุ หนึง่ ผ่านทางสายสอ่ื สารหรือคลืน่ วทิ ยุ ข้อมูลท่ีต้องการส่งจะต้องได้รับการแปลงให้อยู่ในรูปแบบของสัญญาณท่ีเหมาะสมกับ ระบบการส่ือสารนั้นๆ ก่อน สัญญาณ คือ ปริมาณใดๆ ท่ีสามารถเปล่ียนแปลงและสัมพนั ธ์ไปกับเวลา โดย สัญญาณท่ีใช้ในระบบส่ือสาร คือ กระแสไฟฟา้ หรือคลื่นแมเ่ หล็กไฟฟ้า เชน่ การ สนทนาผา่ นระบบโทรศัพท์ การส่งั พิมพ์งาน การดาวนโ์ หลดขอ้ มลู เปน็ ต้น2.จงบอกคุณลักษณะสาคัญของสญั ญาณแอนะล็อก ?ตอบ เป็นรูปคลื่นท่ีมีลักษณะต่อเนื่อง (สัญญาณจะแกว่งขึ้นลงอย่างต่อเน่ืองและ ราบเรียบตลอดเวลา ไม่มีการเปล่ียนแปลงแบบทันทีทันใด) ค่าระดับสัญญาณสามารถอยู่ในช่วงระหว่างค่าตา่ สดุ และ

3.จงบอกคณุ ลกั ษณะสาคญั ของสัญญาณดิจติ อล ?ตอบ เปน็ สญั ญาณท่ีมีรปู แบบไม่ต่อเน่ือง มีค่าที่เป็นไปได้ในรูปแบบของแรงดันไฟฟ้าที่มีค่า 0 หรือ1 เท่านน้ั มขี ้อดีคอื - เป็นสัญญาณท่ีทนตอ่ การรบกวนได้ดีกว่าสัญญาณแอนะล็อก แต่ข้อเสียคือ –สามารถส่งบนระยะทางไดไ้ มไ่ กลเมอ่ื เทียบกับสัญญาณแอนะล็อก4.จงสรปุ ข้อดีและขอ้ เสียของสัญญาณแอนะล็อกและสญั ญาณดจิ ติ อลตอบ 1. การแสดงผลทาให้เข้าใจได้ง่าย ตัวอย่างเช่น การแสดงผลของแรงดันไฟฟ้าเป็นตัวเลขจากเคร่ืองวัดแรงดนั ไฟฟ้า

2. การควบคุมทาได้ง่าย ตัวอย่างเช่นระบบควบคุมอุณหภูมิของเตาเผาท่ีมีระบบดิจิตอลเข้ามาเก่ียวข้อง การทางานของระบบ มีตัวตรวจอุณหภูมิที่เปลี่ยนอุณหภูมิเป็นระดับแรงดันที่เป็นสัญญาณ อนาลอก สัญญาณจะถูกเปล่ียนเป็นสัญญาณดิจติ อล ด้วยวงจรเปลี่ยนสัญญาณอนาลอกเป็นดิจติ อล แล้วป้อนเข้าสู่ส่วนประมวลผล (Central Processing Unit : CPU) ซี พี ยู จะทางานตามเง่ือนไขท่ีกาหนดไว้ ถ้ามีอุณหภูมิสูงหรือต่ากว่าที่กาหนด จะส่งสัญญาณออกท่ีเอาท์พุต เพ่ือควบคมุ การปดิ เปดิ เช้ือเพลิงใน เตาเผา การเปล่ียนสัญญาณดจิ ติ อลใหก้ ลบั มาเป็นสัญญาณอนาลอกใช้วงจร D/A คอนเวอร์เตอร์ (Digital to Analog Converter) สัญญาณอนาลอกจะไปควบคุมการปิดเปิด การฉีดน้ามนั เช้ือเพลงิ ในเตาเผา เพ่อื ให้ได้อุณหภูมิตามที่ตั้งไว้ การเปลี่ยนอุณหภูมิสามารถปรบั ได้ โดยการเปลี่ยนคา่ ทีเ่ ก็บไวใ้ น ซี พี ยู3. ความเที่ยงตรง วงจรอนาลอก ทาให้มีความเที่ยงตรงสูงได้ยาก เพราะปะรกอบไปด้วยอปุ กรณ์ท่ีมคี า่ ผิดพลาด และมคี วามไวต่อสงิ่ แวดลอ้ ม เช่น อณุ หภูมิ ความชื้น จงึ ทาให้อปุ กรณ์ต่าง ๆ เช่น ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ มีคุณสมบัติเปล่ียนไป เหมือนกับว่าปัญหาท่ีเกิดข้ึนในวงจรอนาลอก เป็นเพราะแรงดนั ไฟฟา้ สว่ นอปุ กรณใ์ นวงจรดิจิตอลกม็ ีปัญหาเช่นเดียวกัน แต่วงจรสามารถควบคุมการทางานได้ ถึงแม้วา่ สัญญาณจะผิดเพี้ยนไปบ้าง ก็ไม่มีผลต่อการทางานของวงจรเพราะสภาวะ 1 กับ0 กาหนดจากระดับแรงดัน

4. ผลกระทบต่อการส่งในระยะไกล เมื่อมีการส่งสัญญาณออกไปในระยะไกล ๆ ตามสายส่งหรือเป็นคล่ืนวิทยุ จะมีการรบกวนเกิดข้ึนได้ง่าย เรียกว่า นอยส์ (noise) ตัวอย่างเช่น การส่งสัญญาณไปยัง ดาวเทียมจะมีการรบกวนเนื่องจากการแผ่รังสี จากฟ้าแลบ หรือจุดดับบนดวงอาทิตย์ทาให้สญั ญาณผิดเพีย้ นไดง้ ่าย ถ้าเป็นวงจรอนาลอก ความเช่ือถือได้ข้ึนกับแรงดันที่ปลายทางว่าเบี่ยงเบนไปจากต้นทางมามากนอ้ ยแคไ่ หน เป็นปัญหาที่เก่ียวกับความต่างศักย์ ถ้าส่งเป็นสัญญาณดิจติ อลจะไมม่ ีปัญหานี้ เพราะสญั ญาณอาจผิดไป จากตน้ ทางได้บา้ งแต่ยังคงสภาวะ 1 หรือ 05. ความเชอื่ มั่น สญั ญาณดิจิตอลมีคา่ ความผดิ พลาดนอ้ ยกวา่ สัญญาณอนาลอก ทาให้วงจรที่ทางานด้วยสัญญาณดิจิตอล มีความเช่ือถือได้มากกว่า เมื่อใช้แทนปริมาณต่าง ๆ ตัวอย่างเช่น การบวกสัญญาณ ถา้ ทางานในลกั ษณะอนาลอก

5.ส่วนประกอบพื้นฐานหลักๆ ของสัญญาณแอนะล็อกมอี ะไรบ้าง จงอธบิ ายตอบ 1. แอมพลิจดู (Amplitude)สัญญาณแอนะล็อก ท่มี กี ารเคลือ่ นทีใ่ นลักษณะเป็นรปู คลื่นข้นึ ลงสลบั กัน และกา้ วไปตามเวลาแบบสมบูรณ์นั้น เรียกว่า คล่ืนซายน์(Sine Wave)แอมพลิจดู จะเป็นค่าที่วัดจากแรงดันไฟฟ้าซึ่งอาจเป็นระดับของคลื่นจดุ สูงสุด (High Amplitude) หรือจุดต่าสุด (Low Amplitude) และแทน ด้วยหนว่ ยวดั เปน็ โวลด์ (Volt)2. ความถ่ี (Frequency)ความถ่ี หมายถงึ อัตราการขึ้นลงของคล่ืน ซ่ึงเกิดขึ้นจานวนกี่รอบใน 1 วินาที โดยความถี่นั้น จะใช้แทนหนว่ ยวดั เปน็ เฮิรตซ์ (Hertz : Hz)3. เฟส (Phase)เฟส เป็นการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณ ซึ่งจะวัดจากตาแหน่งองศาของสัญญาณเมื่อเวลา ผ่านไปโดยเฟสสามารถเปลี่ยนแปลงตาแหน่ง (Phase Shift) ในลักษณะเลื่อนไปข้างหน้าหรือ ถอยหลังก็ได้ การเลอ่ื นไปข้างหนา้ จานวนคร่งึ 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 เวลาทต่ี ้องใชใ้ นการส่งขอ้ มลู 1 บิต มีหน่วยเป็นวนิ 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 หมายถงึ เวลาที่ตอ้ งใชใ้ นการส่งข้อมลู 1 บติ มีหนว่ ยเป็นวินาทีbit rate หมายถึง อัตราการส่งขอ้ มูลบติ ขอ้ มูลใน 1 วินาทีมหี นว่ ย bps(bits per second)อัตราการส่งข้อมูลในชอ่ งสือ่ สาร ขน้ึ อย่กู บั 3 องค์ประกอบคอื- แบนดว์ ิดธ์- ระดบั ของสัญญาณ- คณุ ภาพช่องสญั ญาณ (วัดจารระดบั การรบกวน)

8.การมอดเู ลต (Modulate) คืออะไร จงอธบิ าย ?ตอบ คือ การจะส่งสัญญาณเสียงหรือข้อมูลผ่านช่องทางการส่ือสารจาเป็นอย่างยิ่งท่ีจะต้องอาศัยพลังงานไฟฟ้าช่วยพาสัญญาณเหล่าน้ันให้เคล่ือนย้ายจากท่ีหนึ่งไปยังอีกท่ีหน่ึงขบวนการหรือข้ันต้อนในการเพ่ิมพลังงานไฟฟ้าดังกล่าวเราเรียกว่าการมอดูเลต(Modulation) พลังงานไฟฟ้าซ่ึงมีความถ่ีสูงและคงที่รวมทั้งมีแอมประจุ(ขนาด) สูงด้วยน้ันเราเรียกว่าสัญญาณคลื่นพาห์ (SignalCarrier) อุปกรณ์สาหรับมอดูเลตสัญญาณ(Modulator) จะสรา้ งสัญญาณคลื่นพาหแ์ ละรวมเข้ากับสญั ญาณขอ้ มูลเพอื่ ให้สญั ญาณมคี วามแรงพอทจี่ ะสง่ ผา่ นสอ่ื กลางไปยังอีกจุดหน่งึ ท่อี ยไู่ กลออกไปได้และเม่ือถึงปลายทางก็จะมีอุปกรณ์ซ่ึงทาหน้าท่ีแยกสัญญาณคลื่นพาห์ออกให้เหลือเพียงสัญญาณข้อมูลเราเรียกวิธีการแยกสัญญาณน้ีว่าการดีมอดูเลต(Demodulation)เรื่องการมอดูเลตสัญญาณเป็นเรื่องที่สาคัญมากในการสื่อสารข้อมูลการเลือกวิธีการมอดูเลตและการดีมอดูเลตท่ีเหมาะสมจะช่วยให้ทา่ นทาการสง่ ขอ้ มูลข่าวสารได้อย่างมปี ระสทิ ธภิ าพอุปกรณ์สาหรับมอดูเลตสัญญาณ (Modulator) จะสร้างสัญญาณคลื่นพาห์ และรวมเข้ากับสัญญาณขอ้ มูลเพือ่ ให้สัญญาณมีความแรงพอท่ีจะส่งผ่านสื่อกลางไปยังอกี จุดหน่ึง เมื่อถึงปลายทางจะมีอุปกรณ์ในการแยกสัญญาณคล่ืนพาห์ออก เรียกวิธีการแยกสัญญาณนี้ว่า“การดีมอดูเลต”(Demodulation)

9.คุณสมบตั ิสาคญั ของสญั ญาณพาหะ (Carrier Signal) คอื อะไร นาไปใชป้ ระโยชนอ์ ย่างไร ?ตอบ มีคุณสมบัติพิเศษคือสามารถส่งออกได้ในระยะไกล ๆ และผ่านตัวกลางได้ และเม่ือมีการนาคลนื่ พาหะมารวมกบั สญั ญาณเสยี ง10.จงอธิบายความแตกต่างระหว่างการมอดูเลตทางขนาด(AM)และการมอดูเลตทางความถ่ี(FM) มาพอเขา้ ใจ?ตอบ การมอดูเลตทางแอมประจุ (AM)สัญญาณของคล่ืนพาห์จะมีความถ่ีสูงกว่าความถ่ีของสัญญาณข้อมูล เพื่อให้สามารถพาสัญญาณข้อมูลไปได้ไกล ๆ สัญญาณ AM ท่ีมอดูเลตแล้วจะมีความถ่ีเท่ากับความถี่ของสัญญาณคลื่นพาห์ โดยมีขนาดหรือแอมปลิจูดของสัญญาณเปลี่ยนแปลงไปตามแอมปลิจดู ของสญั ญาณด้วยขอ้ เสยี ของการมอดเู ลตแบบ AM คือ1. แบนด์วิดท์ของสัญญาณ AM เปน็ ยา่ นความถที่ ่ีไมส่ ูง ทาให้มีสัญญาณรบกวนจากภายนอกเข้ามาไดง้ า่ ย2. การสง่ สัญญาณแบบ AM สน้ิ เปลอื งพลังงานมาก พลังงานสว่ นใหญใ่ ชใ้ นการสง่ คลน่ื พาห์การมอดูเลตทางความถี่ (FM)สัญญาณ FM ท่ีมอดูเลตแล้วจะมีแอมปลิจูดคงที่ แต่ความถ่ีของสัญญาณจะไมค่ งที่เปลย่ี นแปลงไปตามแอมปลจิ ูดของสญั ญาณข้อมลู

ขอ้ เสยี ของการมอดเู ลตแบบสญั ญาณ FM คอื1. ตอ้ งการแบนดว์ ดิ ท์ที่มีขนาดกว้าง เนื่องจากสญั ญาณขอ้ มูลมหี ลายความถี่2. คณุ ภาพดีกวา่ การมอดเู ลตแบบ AM แต่การทางานจะซับซอ้ นกว่าการมอดเู ลตทางเฟส (PM)การมอดูเลตแบบ PM จะให้ครึ่งรอบของสัญญาณเป็นมุม 180 องศา และเมื่อครบ 1 รอบ จะเป็น360 องศา สัญญาณมอดเู ลตจะมีการเปล่ยี น (กลับ) มุมเฟสทุกคร้ังท่ีมุมเฟสของสัญญาณข้อมูลต่างจากมมุ เฟสของสัญญาณคลืน่ 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 การมอดูเลตสญั ญาณดจิ ิตอล คือ การใช้สญั ญาณพาห์ (Carrier Signal)12.รหสั ข้อมูลคืออะไร มรี หัสใดบา้ ง จงสรุปมาให้เขา้ ใจ ?ตอบ รหัสแทนข้อมูล หมายถึง รหัสท่ีใช้แทนตัวอักขระ ซึ่งประกอบด้วยตัวอักษร ตัวเลขหรือสัญลักษณ์พิเศษอื่น ๆ ท่ีใช้ในโปรแกรมคอมพิวเตอร์ เพราะว่าข้อมูลท่ีเก็บไว้ในหนว่ ยความจาของคอมพิวเตอร์จะแทนด้วยรหสั เลขฐานสองทมี่ ีเลข ๐ กับ ๑ วางเรยี งกันซึ่งรหสั ข้อมูลแบง่ ออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้ คือ1. รหัสภายนอกเครื่อง (External Code) หมายถึง รหัสที่ใชส้ าหรับการบันทึกข้อมูลที่อยู่ภายนอกเคร่ืองคอมพิวเตอร์ เชน่ การบนั ทึกข้อมูลบนบัตรเจาะรู โดยใชส้ ัญลักษณ์การเจาะรแู ตล่ ะแถวแทนข้อมูล 1 ตังอักษร2. รหัสภายในเคร่ือง (Internal Code) หมายถึง รหัสที่ใชแ้ ทนข้อมูลท่ีถูกอ่านและบันทึกอยู่ในหน่วยความจาของเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึ่งรหัสท่ีใช้แทนข้อมูลภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ ซึง่ มีหลายรูปแบบ

13.มีปัจจยั อะไรบ้างท่กี อ่ ใหเ้ กิดความสูญเสียของสญั ญาณจากการสง่ ผ่านขอ้ มูล ?ตอบ ปัจจัยท่ีเก่ียวข้องกับความเร็วในการส่งข้อมูลจานวนโหนดท่ีเชื่อมต่อ (Number ofReceivers)ความสูญเสียต่อการส่งผ่าน (Transmission Impairments) คือการอ่อนตัวของสัญญาณ จะเก่ียวข้องกับระยะทางในการส่งผ่านข้อมูลการรบกวนของสัญญาณ (Interference) คือ การรบกวนของสัญญาณภายนอก อาจส่งผลให้เกิดการบิดเบอื นของสัญญาณได้แบนด์วิดธ์ (Bandwidth) คือ ความกว้างของช่องสัญญาณ บอกถึงความสามารถของการส่งข้อมูลย่งิ กวา้ งย่ิงส่งขอ้ มลู ไดเ้ 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