Comunicazione

15/09/22, 16:17 Tesina esame di stato 2006/2007

Tesina esame di stato

Realizzata da Brescia Francesco

Introduzione

Elettronica: la comunicazione

Comunicazione

Laboratorio di sistemi

Inglese

Nel menu affianco è possibile scegliere le materie da visualizzare con gli argomenti fatti durante l'anno che si collegano al tema scelto per la tesina: “La comunicazione”.

Informatica

Calcolo

Statistica

Letteratura italiana

La comunicazione (dal lat. cum = con, e munire = legare, costruire) va intesa anzitutto come un processo di trasmissione di informazioni. In Italiano, comunicazione ha il significato semantico di “far conoscere”, “render noto”. La comunicazione è un processo costituito da un soggetto che ha intenzione di far sì che il ricevente pensi o faccia qualcosa.

Nell'ultimo decennio del XX secolo l'avvento del world wide web ha segnato l'inizio di un'era in cui ogni individuo ha la possibilità di esporre il suo pensiero con una scala paragonabile a quella dei mass media. Per la prima volta chiunque abbia un sito web può indirizzare un pubblico globale, sebbene il costo associato ad alti livelli di traffico sia ancora alto. È possibile che l'emergere di tecnologie peer-to-peer cominci a rendere più accessibile il costo della banda.

Sebbene venga resa disponibile una gran quantità di informazioni, immagini e commenti (cioè “contenuti”), spesso è difficile determinare l'autenticità e l'affidabilità dell'informazione contenuta nelle pagine web (che spesso sono auto pubblicate). Alcuni sostengono però che internet rispecchi la contraddittorietà del mondo reale e che l'apparente maggiore affidabilità dell'informazione televisiva e giornalistica sia dovuta al ristretto numero di canali informativi ed alla tendenza ad omologare l'informazione tradizionale su modelli comuni.

Internet, la rete di collegamento tra computers creata inizialmente nel 1969 dal Dipartimento della Difesa degli Usa per facilitare il lavoro di ricercatori universitari nei laboratori nazionali, consente la diffusione di notizie e informazioni in pochi minuti in tutto il globo, sostituendo spesso, grazie alla sua relativa economicità e facilità d'uso, i mezzi di comunicazione tradizionali (posta, telefono, fax).

Lo sviluppo tecnologico nel campo delle trasmissioni elettroniche ha scaturito una vera e propria rivoluzione nel campo delle comunicazioni. La trasmissione dei dati in formato digitale è riuscita ad abbattere alcuni dei vincoli della comunicazione tradizionale.

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Innanzitutto i dati digitali sono molto flessibili, facendo venir meno il problema della scarsa elaborabilità delle informazioni analogiche. Inoltre le informazioni digitali possono essere multimediali, nella rete viaggiano tutti i generi di informazioni, dai testi, ai suoni, alle immagini, tutte codificate con lo stesso codice, per cui si supera anche il limite dell'incompatibilità.

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15/09/22, 16:20 elettronica

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Home page elettronica: la comunicazione e i digitali

Conversione A/D

Esempi segnali

Conversione D/A

Segnali analogici e segnali digitali

La nascita della digitalizzazione dei segnali e di nuovi supporti tecnologici (CD, DVD, CD-ROM) per la loro memorizzazione ha segnato un’ulteriore svolta nella storia dei media: dalla scrittura alla registrazione magnetica di suoni ed immagini, il progresso verso un grado di fissazione sempre maggiore dei prodotti simbolici è stato inarrestabile.

L’evoluzione tecnologica dei mezzi di comunicazione di massa può essere letta come componente di un più ampio processo evolutivo che ha coinvolto tutti i media nella comunicazione.

Esempio di segnale analogico (FIGURA 1).

I convertitori analogico/digitale e digitale/analogico sono i componenti fondamentali di ogni sistema di elaborazione numerica per l'analisi e l'interazione con i processi fisici.

Segnali analogici e segnali digitali

Esempio dello stesso segnale ma in digitale (FIGURA 2).

Un segnale analogico (esempio FIGURA 1) assume qualsiasi valore in ampiezza ed è definito in ogni istante di tempo; è continuo rispetto all'asse delle ampiezze e rispetto all'asse dei tempi.

Un segnale analogico è continuo sia in ampiezza sia nel tempo.

Un segnale digitale (FIGURA 2) è costituito da una sequenza di numeri ed è quindi discreto sull'asse delle ampiezze. Questo segnale cambia stato, cioè valore numerico diverso, solo in corrispondenza di determinati istanti di tempo.

Un segnale digitale è caratterizzato da una

Discretizzazione (sistema binario)

sull'asse delle ampiezze.

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15/09/22, 16:20 conversione analogico/digitale

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Elettronica - conversione

Analogico/digitale

Convertire una grandezza analogica in una digitale significa stabilire una legge di corrispondenza che consente di associare a ogni valore un valore digitale. La conversione analogico/digitale implica il concetto di quantizzazione.

Assegnata una grandezza analogica la cui ampiezza assume valori compresi nell'intervallo 0, FS, dobbiamo far corrispondere a ogni valore analogico un valore numerico appartenente a una grandezza digitale.

Convertitori A/D

I convertitori A/D (ADC) sono circuiti in grado di trasformare un segnale analogico in uno digitale. I parametri che caratterizzano il funzionamento dei convertitori A/D sono la precisione e la velocità. Ad esempio il convertitore A/D parallelo è sicuramente il più veloce ma è il meno preciso; al contrario quelli misti sono i più lenti ma i più precisi.

Abbiamo vari tipi di convertitori A/D:

• Convertitore A/D parallelo (parallelo converter o flash converter);
• Convertitore A/D a successive approssimazioni (SAR);
• Convertitore A/D a singola rampa;
• Convertitore A/D a doppia rampa.

Convertitore A/D parallelo (parallelo converter o flash converter)

Costituito da un banco di comparatori le cui tensioni di riferimento vengono fornite da un partitore multiplo. Se si applica sugli ingressi comuni una tensione Va analogica da convertire, il banco dei comparatori si divide in due gruppi: il gruppo per cui la Va è inferiore alla tensione di riferimento dà in uscita il valore 0; il gruppo per cui la Va è superiore alla tensione di riferimento dà in uscita il valore 1.

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Le M uscite dei comparatori vengono utilizzate come ingressi per un codificatore di priorità che genera M = 2 elevato a n codici.

Il convertitore A/D parallelo è il più veloce esistente in commercio, ma l'elevato numero dei comparatori che utilizza comporta un notevole ingombro, costo e consumo di potenza.

Convertitore A/D a successive approssimazioni (SAR)

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Il SAR viene inizializzato a metà del fondo scala, cioè con il bit più significativo (MSB) a 1. La V_a* (tensione generata dal convertitore) viene confrontata con la Va (tensione in ingresso), se la V_a* > Va allora il bit MSB assume in modo definitivo lo stato logico 1.

Dopodiché si procede nello stesso modo con gli altri bit a partire dal MSB-1.

Il vantaggio di questa tecnica è che sono necessari n passi, quanti sono i bit del dato numerico, per attraversare tutta la scala analogica.

Convertitore A/D a singola rampa

Il convertitore a singola rampa è costituito da un comparatore, che confronta la tensione V0 con la tensione analogica Va da convertire, da una porta AND e da un contatore digitale. Fino a quando V0 < Va, l'uscita del comparatore è a livello alto, quindi la AND viene abilitata e il segnale clock può alimentare il contatore. Quando abbiamo V0 = Va l'uscita del commutatore passa a livello basso, la AND disabilita il passaggio del clock e il contatore ferma il conteggio: la sua uscita numerica rappresenta la conversione del segnale analogico. Il tempo di conversione è tanto maggiore quanto più elevata è la tensione analogica da convertire.

Poiché i valori del convertitore dipendono da diverse grandezze:

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15/09/22, 16:20 conversione analogico/digitale

Frequenza, clock....., si comprende come la precisione e la stabilità

del convertitore sono limitate.

Convertitore A/D a doppia rampa

Il funzionamento del convertitore a doppia rampa consiste nell'integrare la tensione d'ingresso Va per un tempo fisso e successivamente nell'integrare una tensione di riferimento VR, di segno opposto, fino a portare a zero la tensione d'uscita.

Il convertitore a doppia rampa è semplice, quindi economico e preciso, ma è caratterizzato da un tempo di conversione piuttosto elevato.

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15/09/22, 16:23 Testo

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Quanto ed errore di quantizzazione

Il segnale analogico, per essere convertito in uno digitale, subisce una “quantizzazione”, che consiste nel sostituire gli infiniti valori che può assumere la grandezza analogica in una serie di discreti valori, caratteristici della grandezza quantizzata.

Nella figura sottostante è riportato un esempio di quantizzazione e codifica di una grandezza analogica, nel caso di una conversione A/D a tre bit. L'ingresso analogico può variare da 0 a FS (valore di fondo scala) e viene convertito in una parola digitale a tre bit.

L'ingresso analogico è stato prima quantizzato, cioè gli infiniti valori della variabile analogica, compresi tra 0 e FS, sono stati sostituiti da un numero discreto di valori (0 FS/8, 1 FS/8, ..., 7 FS/8); ciò ha reso possibile la successiva codifica, che, nell'esempio, è avvenuta utilizzando il codice binario.

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15/09/22, 16:23 Testo

Il quanto o risoluzione Q è il rapporto tra il campo di esistenza della grandezza analogica (FS = valore di fondo scala) e M (numero di stati o valori che può assumere la grandezza digitale):

Q = FS/M

Se il segnale digitale è costituito da n bit, risulta M = 2 elevato alla n, quindi:

Q = FS/2 elevato a n

La risoluzione (QUANTO) è la minima variazione della grandezza analogica che genera un cambiamento del segnale digitale.

La conversione analogico/digitale consiste nel far corrispondere a ogni campo di valori analogici un dato numerico.

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15/09/22, 16:20 conversione digitale/analogico

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Elettronica - conversione

Digitale/analogico

La conversione digitale/analogico è l'operazione inversa di quella analogico/digitale.

Questa consiste nello stabilire una legge di corrispondenza che permette di associare a ogni valore numerico un valore analogico.

Assegnata una variabile numerica, costituita dalla successione di numeri binari riportati su un'asse, per determinare la corrispondenza è sufficiente tracciare le rette che collegano l'asse del segnale digitale con l'asse del segnale analogico.

La conversione digitale/analogico è il processo che permette di ottenere, a partire da una parola digitale, la generazione di un valore di tensione o di corrente.

Convertitori D/A

Questi sono circuiti in grado di trasformare un segnale digitale in uno analogico; sono classificabili fondamentalmente in due tipi:

• Potenziometrici;
• A grandezze pesate (rete a resistori pesati, rete a scala).

Convertitori D/A potenziometrici

I convertitori D/A potenziometrici si basano sul principio di funzionamento del potenziometro dove la V0 = VR * R2/(R1+R2).

In sostituzione del potenziometro, il convertitore utilizza una serie di R di uguale valore che realizzano la partizione della tensione di riferimento VR. Questo è fornito di interruttori e la loro apertura e chiusura dipendono da un decoder. Al decoder vengono inviati i bit del numero da convertire in analogico, la chiusura di un interruttore genera in uscita la tensione.

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15/09/22, 16:20 conversione digitale/analogico

Il circuito esaminato ha una struttura semplice ma porta a risultati poco precisi.

Convertitori D/A a grandezze pesate