Analog to Digital Conversion

Il processo di trasformazione di un segnale da analogico a digitale è detto conversione analogica-digitale o ADC. Tale processo consiste di tre fasi distinte che andiamo a descrivere.

Campionamento[modifica | modifica wikitesto]

Il campionamento definisce ogni quanto tempo raccogliere una misura del segnale. Si tratta dunque della discretizzazione dell'asse temporale.

Una difficoltà di questa fase è la scelta della frequenza di campionamento:

  • Alta: raccogliamo varie misure del segnale originale, mantenendo una buona qualità di riproduzione, a discapito di un volume di dati crescente e a volte troppo grande da gestire
  • Bassa: misuriamo il segnale poche volte, risparmiando spazio di archiviazione ma rischiando di incorrere nel fenomeno dell'aliasing. Tale fenomeno si verifica quando due segnali non sono più distinguibili a seguito di un campionamento, ad esempio campionando una sinusoide ogni tre quarti di periodo si otterrà un segnale costante.

Quantizzazione[modifica | modifica wikitesto]

Se con il campionamento si discretizza l'asse del dominio del segnale, con la quantizzazione si discretizza l'asse del codominio. In questa fase definiamo il segnale originale come input signal , un segnale di riferimento, detto reference input , con cui confrontare il segnale originale e infine il segnale digitale come output signal . Le tre quantità sono legate dalla relazione:

Dove è il numero di bit utilizzati nel circuito di elaborazione del segnale.

Esempio

Un range ragionevole per la temperatura in una stanza può essere . Immaginiamo di avere un segnale puntuale della temperatura, pari a e un segnale di riferimento di . Il rapporto tra i due vale

Si può comprendere che per qualunque valore di il segnale di output sarà abbastanza vicino a zero, fornendo un segnale quasi costante, risultato non desiderabile.

Se cambiassimo il segnale di riferimento a rappresenterebbe un range meno ampio rispetto a quello del segnale di input; anche aumentare il numero di bit (dunque aumentare il numero di valori del codominio che possiamo andare a mappare) non sarebbe d'aiuto qualunque temperatura misurata superiore a quel valore non potrebbe essere campionata. In una situazione come questa si parla di segnale clippato

 

Per la sua natura il segnale digitale non corrisponderà mai al segnale analogico originale. Ad ogni punto c'è un discostamento, che quando viene riconvertito in analogico per essere ascoltato viene percepito come rumore. Questo viene definito errore di quantizzazione.

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