Autronica 3.1 Autronica LEZIONE 3. Autronica 3.2 Il mondo esterno è caratterizzato da variabili analogiche  Un segnale analogico ha un’ampiezza che varia.

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1 Autronica 3.1 Autronica LEZIONE 3

2 Autronica 3.2 Il mondo esterno è caratterizzato da variabili analogiche  Un segnale analogico ha un’ampiezza che varia in maniera continua nel tempo Ampiezza (e.g. Volt) t 1 2 3 4 5 6

3 Autronica 3.3 Segnale campionato 1  Viene “associato” il valore che il segnale analogico assume nell’istante di campionamento Ampiezza t 1 2 3 4 5 6 TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC

4 Autronica 3.4 Segnale campionato 2  Viene “congelato” il valore che il segnale analogico assume a intervalli regolari di tempo (Sample & Hold) Ampiezza t 1 2 3 4 5 6 TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC

5 Autronica 3.5 Segnale numerico 1  Viene assegnato al segnale campionato il valore numerico relativo all’intervallo di appartenenza Ampiezza t 1 2 3 4 5 6 TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC

6 Autronica 3.6 Segnale numerico 2  Al segnale quantizzato si può associare il valore numerico “codificato” Ampiezza t 1 2 3 4 5 6 TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC TCTC 24542102465

7 Autronica 3.7 Codifica Binaria  Un valore numerico può essere codificato in un numero N di segnali digitali, i bit (e.g. N=3 in tabella) NumeroAMSBBCLSB 0000 1001 2010 3011 4100 5101 6110 7111

8 Autronica 3.8 Segnale Digitale  Particolare segnale numerico che può assumere solo due valori “0” e “1” –Al valore “0” si associa, per esempio, la grandezza elettrica 0 V –Al valore “1” si associa, per esempio, la grandezza elettrica 5 V 0 1 TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS TSTS 011010101110

9 Autronica 3.9 Errore di Quantizzazione  Il segnale “Numerico” può assumere solo un numero finito di valori –Discretizzazione  Il segnale Analogico può variare con continuità  Il segnale numerico rappresenta il segnale analogico solo in certi istanti, in altri istanti si commette un errore

10 Autronica 3.10 Caratteristica di trasferimento  Grafico della grandezza d’uscita in funzione della grandezza d’ingresso  Esempio rampa lineare con intervallo quantizzazione Δ = 1 Volt VIVI VUVU VUVU 12345 1 2 3 4 5 AMP = 1 VIVI VUVU A / N VIVI VUVU

11 Autronica 3.11 Grafico dell’Errore di Quantizzazione  Errore di Quantizzazione –Differenza, in un determinato istante, fra il valore del segnale analogico e valore del segnale numerico VIVI VUVU VUVU 12345 1 2 3 4 5 12345 0 1 Errore di quantizzazione VIVI

12 Autronica 3.12 Minimizzazione dell’ERRORE  Scegliendo il valore di commutazione in corrispondenza n+0.5 si ha il modulo dell’errore al massimo è pari a Δ /2 12345 0 -0.5 Errore di quantizzazione VIVI VUVU VUVU 12345 1 2 3 4 5 0.5

13 Autronica 3.13 Convertitori A/D  Convertitore A/D segnale analogico  segnale digitale codificatosegnale analogico  segnale digitale codificato  Convertitore D/A segnale digitale codificato  segnale analogicosegnale digitale codificato  segnale analogico A / D 4Vin A C B 1 0 1 D / A 4 Vout A C B 1 0 1

14 Autronica 3.14 Riepilogo Segnale analogicoSegnale analogico –Un segnale analogico ha un’ampiezza che varia in maniera continua nel tempo Segnale campionatoSegnale campionato –Viene “congelato” il valore che il segnale analogico assume a intervalli regolari di tempo (Sample & Hold – S&H) Segnale numerico 1Segnale numerico 1 –Viene assegnato al segnale campionato il valore numerico relativo all’intervallo di appartenenza Segnale numerico 2Segnale numerico 2 –Al segnale quantizzato si può associare il valore numerico “codificato” Segnale DigitaleSegnale Digitale –Particolare segnale numerico che può assumere solo due valori “0” e “1”, –Al valore “0” si associa, per esempio, 0 V – Al valore “1” si associa, per esempio, 5 V

15 Autronica 3.15 Rumore nei Sistemi Analogici  DEFINIZIONE Segnale estraneo dovuto a:Segnale estraneo dovuto a: –Agitazione termica degli elettroni in resistenze –Accoppiamento induttivo o capacitivo con segnali di altri sistemi  Il rumore si somma direttamente al segnale analogico e quindi lo deteriora Il rumore viene amplificato insieme al segnaleIl rumore viene amplificato insieme al segnale v t

16 Autronica 3.16 Rumore nei Sistemi Digitali  Il rumore si somma direttamente al segnale digitale e quindi lo deteriora  È possibile ricostruire il segnale definendo gli intervalli entro i quali si attribuisce il valore alto e il valore basso 0V > basso > 2 V ; 3 V > alto > 50V > basso > 2 V ; 3 V > alto > 5 v t v t