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Corso di Elettronica Analogica: i segnali elettrici

In qualsiasi circuito elettrico, come visto nella precedente puntata, scorrono segnali di varia entità; sta alla bravura del progettista convogliare nella giusta direzione e nella corretta ampiezza tale energia.

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Un segnale elettrico è una quantità di tensione o di corrente, contraddistinto da un andamento costante o variabile, nel dominio del tempo. Esso è, sovente, descritto da una formula o da una equazione matematica, che ne caratterizza anche la particolare forma d'onda. Il segnale fornito nel tempo da un microfono, quello generato da un lampo durante un temporale o quello inviato nell'etere da un trasmettitore radio, sono tutti validi esempi di segnale. Praticamente esistono infinite casistiche pratiche che ognuno può ritrovare nell'ambito delle proprie esperienze.

I segnali possono essere, dunque, rappresentati matematicamente come funzione con variabile indipendente, pertanto alcuni validi domini potrebbero essere il tempo e la frequenza. La figura 1 mostra un esempio di segnale elettrico nel dominio del tempo, con ampiezza di 24 Vpp e frequenza di 5 Hz, equivalente ad un periodo di 200 ms.

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FIGURA 1: esempio di funzione sinusoidale, con segnale continuo nel dominio temporale

Segnali continui nel tempo

Come si può notare dal grafico, qualsiasi valore della variabile indipendente (tempo) è ben rappresentato da un corrispondente valore "funzionale". Per questa sua caratteristica di continuità, esso prende il nome di segnale continuo nel dominio, nel tempo in questo caso. Tutti i momenti sono considerati nell'equazione matematica e se, per ipotesi, si facesse una super zoomata all'interno di un minuscolo settore del grafico, ingrandendo al massimo il tempo, potremo vedere correttamente il segnale, anche se si esaminasse una piccolissima porzione temporale di un miliardesimo di secondo.

Segnali discreti nel tempo

Se l'acquisizione o la generazione di un segnale non avviene continuamente, come visto prima, ma ad intervalli regolari e distanti temporalmente tra loro si parla, invece, di segnale discreto nel dominio, sempre nel tempo, nel nostro caso. Un valido esempio potrebbe essere rappresentato dalla misurazione "a singhiozzo" di un sensore di luce che fornisce una tensione elettrica pulsante proporzionale alla quantità luminosa in un determinato ambiente. In questo caso il segnale è caratterizzato da impulsi variabili, distanti tra loro in funzione del tempo. Anche in questo caso, comunque, il segnale prodotto è espresso in una tensione elettrica, come quello visto nel precedente esempio. La figura 2 mostra un esempio di segnale discreto. Si tratta di un modello che dimostra che il segnale viene prodotto non in continuità ma ad una cadenza ben precisa e definita a priori. Tra un segnale è il successivo c'è il nulla, nessuna informazione è generata e non esiste alcuna indicazione di ciò che succede tra un evento e quello seguente. Magari il segnale potrebbe essere "schizzato" a 100 V ma per la natura della registrazione, nessuna tensione viene memorizzata. Il segnale discreto, per sua caratteristica, non è funzione del tempo.

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FIGURA 2: esempio di  segnale discreto nel tempo

I grafici sono stati elaborati utilizzando il programma LTspice. Nelle prossime puntate vedremo altri tipi di classificazioni del segnale elettrico, in base alla sua ampiezza.