Campionamento di segnali analogici (superiori): differenze tra le versioni

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In questa lezione si descrivono le principali differenze tra segnali analogici e numerici<ref>Molti testi preferiscono la dizione ''digitale'', in luogo di ''numerico''. Utlizzando la dizione numerico si sottolinea che il segnale è composto da una sequenza di numeri interi. Viceversa digitale deriva dall'inglese ''digit'' (cifra), il quale - a sua volta - è figlio del latino ''digitus'' (dito): il simbolo con cui i romani indicavano il numero 1.</ref> e come si ottiene un segnale numerico datopartendo da un segnale analogico e – infine – come si riottiene il segnale analogico di partenza dal segnale numerico.
 
== Definizioni ==
[[File:Elac_d796s_IMGP1603_wp.jpg|miniatura|Musica memorizzata in formato analogico.]]
Si definisce '''segnale analogico''' un segnale che può assumere qualsiasi valore all'interno di un dato intervallo prefissato. Per fare un esempio, i segnali analogici sono quelli presenti in natura: hanno un valore, un qualsiasi valore che ha un suo minimo e un massimo.
 
A rigore, ogni segnale è analogico, poiché tutte le grandezze fisiche in natura, naturali o artificiali, sono costituite da numeri irrazionali. L'affermazione: «Il tavolo è lungo due metri» è un'approssimazione. Se usassimo strumenti di maggior precisione (come il [[w:Calibro|calibro]]) o se – addirittura – osservassimo con la lente le estremità del tavolo stesso, ci accorgeremmo che, essendo composto da atomi in movimento non ha – a rigore – una lunghezza ben definita. Ma questa cosa non è importante perché quando acquistiamo un tavolo desideriamo che le sue misure siano appropriate a quelle dell'appartamento. Questa che può sembrare un'ampia parentesi (e pure fuori contesto) verrà ripresa in seguito.
A rigore, ogni segnale è analogico, poiché tutte le grandezze fisiche in natura, naturali o artificiali, sono costituite da numeri irrazionali.
 
Un esempio classico, tratto dalla musica, è il [[w:disco in vinile|disco in vinile]], nel cui solco è incisa la registrazione audio. Questa, partendo da un'oscillazione minima, fino a un'oscillazione massima, in questo dato intervallo può assumere tutti i valori che vi sono compresi in questo dato intervallo.
 
[[File:Schwarzbrenner!.jpg|miniatura|Musica memorizzata in formato numerico.]]
Si definisce '''segnale numerico''' un segnale che può assumere un numero prestabilito e ''limitato'' di valori in un dato intervallo, pertanto rappresentabile mediante una successione di numeri interi positivi che identificano ogni suo possibile valore.
 
Questa definizione, per come è concepita, fa sì che il segnale analogico e quello numerico siano due mondi diametralmente opposti. Il concetto di ''numero limitato di valori'' deriva dall'esigenza di assegnare un numero (o codice) al segnale. Non viene specificato quanti siano questi valori: soltanto che sono presenti in numero finito. Questo fattoQuest'esigenza è strategicostrategica per archiviare il segnale numerico nelle memorie che, per quanto possano essere grandi, non saranno mai di dimensioni infinite.
 
Pertanto, se non si pone un limite alla conoscenza, questa non potrà mai essere archiviata in sistemi numerici. Volendo continuare sulla traccia dell'esempio precedente, oggi la musica si memorizza con un'altra tecnologia: il [[w:compact disc|compact disc]]: in questo caso il solco è ancora presente, ma rappresentala sua lettura restituisce numeri interi che, opportunamente decodificati, restituisconodescrivono la musica memorizzata nel supporto.
 
Un ulteriore esempio della necessità di limitare la conoscenza, anche se nota, sono i numeri irrazionali di cui si è accennato: tutti sappiamo che <math>\pi</math> è il rapporto tra la circonferenza e il diametro del cerchio. Tuttavia, nessuno conosce il suo valore. Nessuno. Se si intende il suo esatto valore numerico, poiché questa conoscenza supererebbe la capacità di tutte le memorie di massa del pianeta messe assieme.
 
Inoltre, come sigià spiegherà in seguitoaccennato, non sempre la conoscenza di un dato - con elevata precisione - rappresenta un'informazione utile.
 
== Circuito ''sample &and hold'' ==
{{notabene|Di seguito verrà mostrato come avviene il passaggio dal segnale analogico al segnale numerico.}}
[[File:Sample_and_hold.svg|miniatura|Principio di funzionamento di un circuito ''sample and hold''.]]
Il primo passaggio per convertire un segnale analogico in un segnale numerico consiste nell'osservarlo in determinati istanti, durante i quali acquisire il suo valore. Tuttavia, in questa fase d'acquisizione il segnale continuerà a variare il suo valore, inficiando la precisione con cui si esegue la conversione analogico/numerica.
 
DatoPertanto, dato un segnale in ingresso, la prima cosa che si inserisce è il circuito '''sample and hold''', il quale ''osserva'' il segnale solo negli ''istanti di campionamento'', e mantiene – ai capi del condensatore – tale valore per il tempo necessario ad acquisirlo.
== Circuito sample & hold ==
Dato un segnale in ingresso, il circuito '''sample and hold''', ''osserva'' il segnale solo negli istanti di campionamento, e mantiene – ai capi del condensatore – tale valore per il tempo necessario ad acquisirlo.
 
== Campionamento ==