Elettronica1 1.segnali analogici e digitali

10.03.2010 lezione 1 (1 ÷ 4)

Introduzione

L'elettronica veniva definita come la, ma oggi nel senso comune si fa differenza. Oggi l'elettrotecnica viene definita come la scienza trasmissione della potenza, mentre l'elettronica viene definita che si occupa dell'elaborazione e la trasmissione dell'informazione.

Da un altro punto di vista possiamo dire che l'elettronica si occupa dei componenti elettronici, delle comunicazioni, dei controlli e dei calcolatori. Si capisce che l'elettronica abbraccia molti settori dell'ingegneria dell'informazione.

Segnali analogici e digitali

L'elettronica si distingue in elettronica analogica ed elettronica digitale.

La prima si occupa dell'elaborazione o processamento e della trasmissione che impiega elettrica analogica, mentre il secondo si occupa del processamento e della trasmissione dei segnali elettrici e digitali.

Un segnale analogico può essere una tensione oppure una corrente ed è una funzione tempo continuo, che varia in continuo nel tempo per ogni istante di tempo, che assume tutti i valori compresi tra un minimo ed un massimo.

FIG. 1.1

SEGNALE ANALOGICO

Quello rappresentato in FIG. 1.1 potrebbe essere la tensione d'uscita di un microfono.

Un microfono è un captare di un trasduttore, che trasforma una pressione sonora in una tensione elettrica.

Un segnale digitale è una grande discreta nel tempo e nelle ampiezze.

10.03.2010 lezione 1 (1÷4)

Introduzione

Un tempo l'elettronica veniva definita come la scienza che studia il moto degli elettroni, ma oggi nei semiconduttori e nei dispositivi solidi l'elettrotecnica è definita come la scienza che studia il moto degli elettroni nei conduttori. Oggi l'elettrotecnica viene definita come la scienza che studia le funzioni e la trasmissione della potenza, mentre l'elettronica viene definita come la scienza che si occupa dell'elaborazione e la trasmissione dell'informazione.

Da un altro punto di vista possiamo dire che l'elettronica si occupa dei componenti elettronici, delle comunicazioni, dei controlli e dei calcolatori.

Si capisce quindi che l'elettronica abbraccia molti settori dell'ingegneria dell'informazione.

Segnali analogici e digitali

L'elettronica si distingue in elettronica analogica ed elettronica digitale.

La prima si occupa dell'elaborazione o processamento e della trasmissione dei segnali elettrici analogici, mentre la seconda si occupa del processamento e della trasmissione dei segnali elettrici digitali.

Un segnale analogico può essere una tensione oppure una corrente ed è una funzione tempo continuo, cioè una funzione che varia continuamente nel tempo per ogni istante di tempo, che assume tutti i valori compresi tra un minimo ed un massimo.

FIG. 1.1

SEGNALE ANALOGICO

Quello rappresentato in FIG. 1.1 potrebbe essere la tensione d'uscita di un microfono.

Un microfono è un dispositivo detto trasduttore che trasforma la pressione sonora in una tensione elettrica.

Un segnale digitale è una funzione discreta nel tempo e nelle ampiezze.

Esiste un procedimento tramite cui, dato il segnale analogico, si ottiene il segnale digitale. Per rendere digitale un segnale analogico bisogna seguire diverse fasi.

Campionamento del segnale analogico

La prima operazione che bisogna compiere è il campionamento del segnale analogico.

Campionare il segnale analogico significa misurare il segnale ad intervalli di tempo regolari. Definiamo il periodo di campionamento Tc in Hz e il segnale campionato è come mostrato in FIG. 1.2.

V_max V_min 0 Tc 2Tc t

FIG. 1.2

IL SEGNALE CAMPIONATO È FISICAMENTE IRREALIZZABILE.

FIG. 1.3

Il segnale campionato e mantenuto o segnale sample-hold.

Il segnale campionato è mantenuto non è ancora un segnale digitale perché nelle ampiezze i valori continui nel senso che può assumere tutti i valori compresi tra il minimo e il massimo, cioè tutti i valori del campo operativo [V_min, V_max] da esse successive a questi: discretizzare l'insieme delle ampiezze.

Si suddivide l'intervallo [V_min, V_max] in un certo numero di bande, e ove ricada l'ampiezza andrà codificata in un valore binario. A ciascuna ampiezza si associa quindi un solo valore, identificativo per scopo, di ciascuna banda.

Per esempio supponiamo di suddividere il campo operativo [V_min, V_max] in 4 bande come mostrato in FIG. 1.4.

FIG. 1.4

L'ultima fase per ottenere il segnale digitale è quella di associare a ciascuna banda un codice binario. Quota i livelli della tensione (V₁, V₂, V₃, V₁) si associarono con 2 BIT come mostrato in FIG. 1.5.

FIG. 1.5

Si noti che il segnale digitale è un errore di approssimazione del segnale analogico. Facciate testare sulla figura il numero di bande minore che il segnale digitale ha la stessa media. Questo del segnale analogico ad fratticom.

N.B. Il bit è la cifra di un numero binario; un bit assume i valori 0 o 1. Con 2 bit si possono assumere quattro numeri binari (per approfondimenti vedi pag. 25.1).

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