Analog & Digital signals

ANALOG AND
DIGITAL SIGNALS

SAMAKKHIWITTHAYAKHOM SCHOOL

By นางสาวมนิษา สลีสองสม ชั้น ม.6.13 เลขที่ 14

ก

คำนำ

E-book เล่มนี้จัดทำขึ้นเพื่อเป็นส่วนหนึ่งของวิชาวิทยาศาสตร์กายภาพ
ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 เพื่อให้ได้ศึกษาหาความรู้ในเรื่องสัญญาณแอนะล็อกและ
สัญญาณดิจิทัล และได้ศึกษาอย่างเข้าใจเพื่อเป็นประโยชน์กับการเรียน

ผู้จัดทำหวังว่า รายงานเล่มนี้จะเป็นประโยชน์กับผู้อ่าน หรือนักเรียน
นักศึกษา ที่กำลังหาข้อมูลเรื่องนี้อยู่ หากมีข้อแนะนำหรือข้อผิดพลาดประการใด
ผู้จัดทำขอน้อมรับไว้และขออภัยมา ณ ที่นี้ด้วย

ผู้จัดทำ
มนิษา สลีสองสม

ข

สารบัญ

หน้า

คำนำ ก
สารบัญ ข
สัญญาณในระบบการสื่อสาร 1
สัญญาณแอนะล็อก 3
สัญญาณดิจิทัล 5
ความแตกต่างของสัญญาณแอนะล็อกและสัญญาณดิจิทัล 6
ข้อดีและข้อเสียของสัญญาณแอนะล็อก 8
ข้อดีและข้อเสียของสัญญาณดิจิทัล 9
การแปลงสัญญาณแบบ ADC 11
การแปลงสัญญาณแบบ DAC 12
บรรณานุกรม
ค

1

สั ญ ญ า ณ ใ น ร ะ บ บ
ก า ร สื่ อ ส า ร

โดยทั่วไประบบสื่อสารมีสองความหมายคือ ระบบที่ทำ
หน้าที่ส่งผ่านข้อมูลจากจุดหนึ่ง ไปยังอีกจุดหนึ่ง เช่นระบบรับ
ส่งคลื่นวิทยุ ระบบโทรศัพท์เคลื่อนที่ และระบบส่งข้อมูล
ความเร็วสูงผ่านเส้นใยนำแสง เป็นต้น หรือระบบที่ทำหน้าที่ส่ง
ผ่านข้อมูลจากช่วงเวลาหนึ่งไปยังอีกช่วงเวลาหนึ่ง ได้แก่ ระบบ
การบันทึกข้อมูลแบบเชิงแสงหรือแม่เหล็ก เช่น ซีดี ดีวีดี หรือ
ฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ กล่าวคือข้อมูลจะถูกเก็บเข้าไปในสื่อบันทึก ณ
เวลาหนึ่ง จากนั้นเมื่อเวลาผ่านไปอีกระยะหนึ่ง ข้อมูลก็จะถูกดึง
ออกมาจากสื่อบันทึกเพื่อนำมาใช้งานในทางปฏิบัติข้อมูลที่รับ
ส่งในระบบสื่อสารจะเป็นอะไรก็ได้ เช่น เสียง วิดิโอ รูปภาพ เพลง
อีเมล์ เว็บเพจ และอื่นๆ โดยจุดมุ่งหมายหลักของระบบสื่อสารก็
คือวงจรภาครับ (receiver) ต้องสามารถตรวจหา (detect)
และถอดรหัส (decode) ให้ได้ว่าข้อมูลที่ถูกส่งมาจากวงจรภาค
ส่ง (transmitter) คืออะไร โดยไม่เกิดข้อผิดพลาด หรือมีข้อ
ผิดพลาดในขอบเขตที่ยอมรับได้ สัญญาณที่ใช้ในระบบสื่อสาร
แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทคือสัญญาณแอนะล็อกและสัญญาณ
ดิจิตอล

2

หากพูดถึงเกี่ยวกับเทคโนโลยี คำศัพท์ที่เรา
มักจะได้ยินกันอยู่บ่อยๆ ก็คือ Analog กับ Digital
ทั้ง 2 คำนี้นับว่าเป็นพื้นฐานของวิชาดิจิตอล และ
เป็นความสำคัญอย่างยิ่งของการก่อเกิด
เทคโนโลยีต่าง ๆ ในปัจจุบัน โดยเฉพาะที่
เกี่ยวข้องกับสัญญาณหรือโทรคมนาคม

3

สัญญาณข้อมูลแบบต่อเนื่อง (Continuous Data) มีขนาดของ
สัญญาณไม่คงที่ มีการเปลี่ยนแปลงขนาดของสัญญาณแบบค่อยเป็นค่อยไป มี
ลักษณะเป็นเส้นโค้งต่อเนื่องกันไป โดยการส่งสัญญาณแบบอนาล็อกจะถูก
รบกวนให้มีการแปลความหมายผิดพลาดได้ง่าย เช่น สัญญาณเสียงในสาย
โทรศัพท์ เป็นต้น

ANALOG
SIGNAL

4

LANGISL 5LANGISL

DIGITA

ATIGID
สัญญาณที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลแบบไม่ต่อเนื่อง (Discrete Data) ที่มี

ขนาดแน่นอนซึ่งขนาดดังกล่าวอาจกระโดดไปมาระหว่างค่าสองค่า คือ
สัญญาณระดับสูงสุดและสัญญาณระดับต่ำสุด ซึ่งสัญญาณดิจิตอลนี้เป็น
สัญญาณที่คอมพิวเตอร์ใช้ในการทำงานและติดต่อสื่อสารกันเป็นค่าของเลข
ลงตัว โดยปกติมักแทนด้วยระดับแรงดันที่แสดงสถานะเป็น "0" และ "1" หรือ
อาจจะมีหลายสถานะซึ่งจะกล่าวถึงในเรื่องระบบสื่อสารดิจิตอลมีค่าที่ตั้งไว้
(Threshold) เป็นค่าบอกสถานะ ถ้าสูงเกินค่าที่ตั้งไว้สถานะเป็น "1" ถ้าต่ำกว่า
ค่าที่ตั้งไว้สถานะเป็น "0" ซึ่งมีข้อดีในการทำให้เกิดความผิดพลาดน้อยลง

6

สัญญาณ Analog และ
Digital แตกต่างกัน
อย่างไร ?

1. สัญญาณอะนาล็อกแสดงให้เห็นถึงคลื่ นอย่างต่อเนื่ องที่ช่วย
ให้การเปลี่ยนแปลงในช่วงเวลา ในทางกลับกันสัญญาณ
ดิจิตอลหมายถึงคลื่ นที่ไม่ต่อเนื่ องที่นำข้อมูลในรูปแบบ
ไบนารีและมีค่าที่ไม่ต่อเนื่อง

2. สัญญาณอะนาล็อกจะแสดงด้วยคลื่ นไซน์ต่อเนื่ องเสมอใน
ขณะที่สัญญาณดิจิตอลจะถูกแทนด้วยคลื่ นสี่เหลี่ยม

3. ในขณะที่พู ดถึงสัญญาณอะนาล็อกเราอธิบายพฤติกรรม
ของคลื่ นในแง่ของความกว้างช่วงเวลาหรือความถี่และเฟส
ของคลื่น ในขณะที่การพูดของสัญญาณไม่ต่อเนื่องเรา
อธิบายพฤติกรรมของคลื่ นในส่วนของอัตราบิตและช่วงเวลา
บิต

4.ช่วงของสัญญาณ anlaog ไม่คงที่ในขณะที่ช่วงของ
สัญญาณดิจิตอลมี จำกัด และอยู่ในช่วงระหว่าง 0 ถึง 1

5. สัญญาณอะนาล็อกมีแนวโน้มที่จะบิดเบือนในการตอบสนอง
ต่อเสียงรบกวนมากกว่า แต่สัญญาณดิจิตอลมีภูมิคุ้มกันใน
การตอบสนองต่อเสียงจึงไม่ค่อยมีการบิดเบือนใด ๆ

6. สัญญาณอะนาล็อกส่งข้อมูลในรูปแบบของคลื่ นในขณะที่
สัญญาณดิจิตอลส่งข้อมูลในรูปแบบไบนารีเช่นในรูปแบบ
ของบิต

7. ตัวอย่างที่ดีที่สุดของสัญญาณอะนาล็อกคือเสียงของมนุษย์
และตัวอย่างที่ดีที่สุดของสัญญาณดิจิตอลคือการส่งข้อมูล
ในคอมพิวเตอร์

7

ต า ร า ง เ ป รี ย บ เ ที ย บ
ค ว า ม แ ต ก ต่ า ง

พื้นฐานสำหรับการ Analog Digital
เปรียบเทียบ
คลื่ นต่อเนื่ องที่ คลื่ นที่ไม่ต่อเนื่ องที่นำ
ขั้นพื้นฐาน เปลี่ยนแปลงในช่วงเวลา ข้อมูลในรูปแบบไบนารี

การแสดง หนึ่ง

ถูกแทนด้วยคลื่ นไซน์ ถูกแทนด้วยคลื่ นสี่เหลี่ยม

ลักษณะ อธิบายโดยแอมพลิจูดระยะ อธิบายโดยอัตราบิตและ
พิสัย เวลาหรือความถี่และเฟส ช่วงเวลาบิต

การบิดเบือน ไม่มีช่วงที่แน่นอน มีช่วงจำกัด เช่น
ส่งผ่าน ระหว่าง 0 ถึง 1
ตัวอย่าง มีแนวโน้มที่จะผิดเพี้ยน
ได้ง่ายขึ้น มีแนวโน้มที่จะผิดเพี้ยน
น้อยกว่า

ส่งข้อมูลในรูปแบบ นำข้อมูลในรูปแบบไบนารี
ของคลื่ น เช่น 0 nad 1

เสียงของมนุษย์ สัญญาณที่ใช้ส่ง
สัญญาณในคอมพิวเตอร์

8

สัญญาณ Analog มีข้อดีและ
ข้อเสียอย่างไร ?

ข้อดี

สัญญาณแอนะล็อคสามารถส่งได้ในระยะไกล

ข้อเสีย

สัญญาณจะถูกรบกวนได้ง่าย หากถูกรบกวนมาก
ก็อาจส่งผลต่อข้อมูลให้เกิดความผิดพลาด

สัญญาณ Digital 9
ข้อเสียอย่างไร ?
มีข้อดีและ

ข้อดี

สัญญาณมีความน่าเชื่อถือสูง แม่นยำ

ข้อเสีย

สัญญาณอาจเกิดการผิดเพี้ยนได้ง่าย ถ้ามีการส่ง
ต่อในระยะไกล

10

การแปลง
สั ญ ญ า ณ

11

1. Pulse Amplitude Modulation (PAM)
- ทำการสุ่มตัวอย่าง (Sampling) สัญญาณอนาล็อกตามช่วง
เวลาที่เท่ากัน เพื่อให้ได้สัญญาณที่ขาดจากกันเป็น ช่วง ๆ เรียกว่า
Pulse โดยที่ความสูงของแต่ละ Pulse เท่ากับความสูง
(Amplitude) ของสัญญาณเดิม
- การสุ่มตัวอย่างในที่นี้ หมายถึง การวัดความสูงข้อสัญญาณ
อนาล็อก
- นำตัวอย่างที่ได้ที่มีลักษณะเป็น Pulse ที่ไม่ต่อเนื่อง มาสร้างเป็น
สัญญาณดิจิตอล แล้วทำการส่งสัญญาณนี้ไปตามสื่อกลางดิจิตอล
- ผู้รับปลายทางจะนำ Pulse ซึ่งเป็นสัญญาณที่ไม่ต่อเนื่อง มา
แปลงเป็นสัญญาณอนาล็อกที่ต่อเนื่อง
- วิธี PAM นี้ ไม่นิยมนำไปประยุกต์งานโดยตรง แต่จะใช้เป็นพื้น
ฐานในการพัฒนาวิธีการแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นสัญญาณ
ดิจิตอลวิธีอื่ น
2. Pulse Code Modulation (PCM)
เทคนิคการแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นสัญญาณดิจิตอลโดยวิธี
PCM แบ่งออกเป็น 4 ขั้นตอน คือ
ขั้นตอนที่ 1 ทำการสร้าง Pulse โดยวิธี PAM
ขั้นตอนที่ 2 Quantized

เป็นการกำหนดค่าความสูงของ Pulse ซึ่งระดับความสูงของ
Pulse ขึ้นอยู่กับจำนวนบิตของข้อมูลที่นำมาเข้ารหัส
ตัวอย่าง : ถ้าใช้การเข้ารหัสเลขฐานสองจำนวน 8 บิต เพื่อแทน 1
อักขระ โดยบิตแรกเป็น Sign Bit ดังนั้นความสูงของ Pulse จะมี
ค่าอยู่ในช่วง -127 ถึง +127
ขั้นตอนที่ 3 Binary Encoding

เป็นการแปลง Pulse ให้อยู่ในรูป Binary Digit
ขั้นตอนที่ 4 Digital /Digital Encoding

เป็นการแปลง Binary Digit ให้อยู่ในสัญญาณดิจิตอล

12

ทำหน้าที่แปลงข้อมูลผลลัพธ์จากการประมวลผลเป็นสัญญาณไฟฟ้า ให้
เป็นสัญญาณที่มนุษย์รับรู้ได้ สัมผัสได้ เป็นการแสดงผลข้อมูล (Output
Unit) digital-to-analog conversion เป็นกระบวนการซึ่ง
สัญญาณมีการกำหนดระดับ หรือสถานะจำนวนหนึ่ง ( ปกติ คือ 2 สถานะ)
หรือสัญญาณดิจิตอลให้เป็นสัญญาณที่ไม่จำกัดจำนวนของสถานะ หรือ
สัญญาณแอนะล็อก
ตัวอย่าง : กระบวนการของโมเด็มในการแปลงข้อมูลคอมพิวเตอร์
เป็นความถี่เสียง ให้สามารถส่งผ่านสายโทรศัพท์ twisted pair ในวงจรที่
ทำงานให้กับฟังก์ชันนี้ เรียกว่า digital-to-analog converter
(DAC) โดยพื้นฐาน digital-to-analog conversion ตรงข้ามกับ
analog-to-analog conversion ถ้า analog-to-analog
converter (ADC) วางอยู่ในวงจรการสื่อสารต่อจาก DAC สัญญาณ
ดิจิตอลส่งออก จะตรงกับสัญญาณดิจิตอลนำเข้า ในกรณีที่ DAC วางอยู่
ในวงจรต่อจาก ADC สัญญาณแอนะล็อกส่งออกจะเป็นตรงกับสัญญาณ
แอนะล็อกนำเข้าสัญญาณดิจิตอล แบบ binary จะปรากฏเป็นข้อความ
ขนาดยาวของ 1 และ 0 ซึ่งจะไม่มีความหมายต่อการอ่าน แต่เมื่อ DAC ใช้
ถอดรหัสสัญญาณดิจิตอลแบบ binary จึงปรากฏผลลัพธ์ที่มีความหมาย
ซึ่งอาจจะเป็นเสียง ภาพ เสียงดนตรี และกลไกการเคลื่อนที่

ค

บรรณานุกรม

https://www.primusthai.com/primus/Knowledge/info?ID=132
http://phronnapha-phusaengsan.blogspot.com/2017/07/blog-
post.html
https://th.gadget-info.com/difference-between-analog
http://www.htc.ac.th/htc15/fpdf/basic_network/7.pptx
https://sites.google.com/site/thecartoonxx

Learning for
yourself .

What is the Analog &
Digital signals ?