Convertitore Analogico – Digitale

Per un sistema digitale risulta impossibile rilevare direttamente un segnale analogico. Quindi è necessario convertire il segnale da analogico e digitale, mediante un campionatore, quantizzatore e convertitore parallelo seriale .

Campionatore

Il campionatore è composto da un interruttore che si chiude e subito dopo si ri-apre, a una data frequenza di campionamento. Ad esempio telecom italia campiona il segnale di chiamata con una frequenza di 8000 campionamenti al secondo (S/s), quindi con un tempo di campionamento di 125 ms.

Nel grafico sotto ho messo 3 serie:

  1. La prima serie rappresenta il segnale analogico
  2. La seconda serie rappresenta il segnale con campionatore ideale (impossibile da leggere con un micro controllore perché troppo breve)
  3. La terza serie rappresenta il segnale con un campionatore a cui è stato aggiunto un condensatore, il quale tiene alto il segnale. Si chiamo anche S&H (Sample and Hold)

Conversione-Analogico-Digitale

Quantizzatore (chiamato anche ADC)

Il quantizzatore si occupa dell’approssimazione e della trasformazione in bit del segnale in uscita dal campionatore. Il quantizzatore può avere diversi bit di precisione, noi ne consideriamo uno con 8 bit.

La fascia di quantizzazione (detta anche campo di misura) è determinata dal VFSI (valore fondo scala inferiore) e VFSS (valore fondo scala superiore). Noi prendiamo per esempio come VFSI 0 V e come VFSS 5 V.

Il valore in uscita può essere, per un quantizzatore a 8 bit, tra 0 e 255, cioè può assumere 256 valori.

La distanza tra un valore e l’altro è pari a: (VFSS – VFSI) / 256 = (5 – 0) / 256 = 19,36 mV. Quindi il valore in uscita (K) , per un ingresso x, sarà uguale a x / 19,36 = 3,114 / 19,36 = 160,85 che si approssima al numero più vicino, quindi K = 161. In uscita si avranno un bus a 8 (uguale al numero di bit) vie. Ogni bus assumerà un valore uguale a 0 o 1, per rappresentare il numero 161 in numero binario. A questo punto abbiamo quasi finito la conversione, ma è possibile ridurre da otto a uno il numero di fili necessari al trasporto del segnale tramite un: convertitore parallelo – seriale.

Convertitore Parallelo – Seriale

Il dato trasportato con un bus a 8 vie può essere trasformato in un segnale seriale, in cui i bit sono uno di seguito all’altro su un solo filo, tramite un convertitore parallelo – seriale. Il convertitore contiene delle celle di memoria chiamate flip – flop, che possono assumere come valore 0 o 1. I dati vengono poi spostati mano a mano sulla linea di uscita e riempiti li spazi vuoti con un 1.

Convertitore Parallelo - Seriale
Convertitore Parallelo – Seriale

Elaborazione segnale digitale

Con un micro controllore è possibile elaborare un segnale digitale, ad esempio per capire il valore in volt per un segnale digitale come 161, è necessario moltiplicare 161 per la tensione per 0,01936 = 3,116 che ci assomiglia al valore in ingresso 3,114.

Un matematico ha dimostrato che in certe condizioni è possibile conoscere anche i valori tra due misurazioni, quindi non misurati.

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