Segnali digitali

(la videolezione) A differenza dei segnali analogici, che variano in modo continuo analogamente alla grandezza fisica che rappresentano, i segnali digitali utilizzano solo due valori, rappresentati come ON e OFF o, più comunemente, come 1 e 0. Questa dualità li rende estremamente resistenti al rumore e facili da manipolare per l'elaborazione dei dati.

In pratica, un segnale digitale è una sequenza di impulsi di tensione che assumono solo due livelli predefiniti: un livello di tensione alto (ad esempio, +5V) e un livello di tensione basso (ad esempio, 0V). Questi livelli corrispondono rispettivamente ai valori logici 1 e 0. 

La conversione da un segnale analogico (come una voce o una temperatura) a un segnale digitale avviene tramite un convertitore analogico-digitale (ADC). Questo processo si articola in tre fasi:

Campionamento: Il segnale analogico viene misurato a intervalli di tempo regolari. Maggiore è la frequenza di campionamento, più fedele sarà la rappresentazione del segnale originale.

Quantizzazione: Ogni campione viene approssimato al valore discreto più vicino. L'accuratezza dipende dal numero di bit usati per la quantizzazione.

Codifica: Ogni valore quantizzato viene tradotto in un numero binario, creando la sequenza di 1 e 0 che costituisce il segnale digitale.

Questo processo permette di sfruttare i vantaggi dei segnali digitali, come la facilità di memorizzazione e l'immunità al rumore, per gestire dati provenienti dal mondo fisico.

Vantaggi:

Immunità al rumore: Poiché i segnali digitali distinguono solo tra due valori, piccole fluttuazioni di tensione dovute al rumore non alterano l'informazione. La distinzione tra 0 e 1 è netta.

Precisione: La riproduzione e la trasmissione dei segnali digitali sono quasi perfette, poiché il segnale viene rigenerato in ogni fase, eliminando la degradazione.

Elaborazione efficiente: I circuiti digitali, come i microprocessori, sono ottimizzati per elaborare segnali binari, rendendo possibili operazioni logiche e calcoli complessi a velocità elevate.

Applicazioni

I segnali digitali sono onnipresenti nella nostra vita quotidiana e sono il motore di molte tecnologie:

Informatica: Tutti i computer e i dispositivi elettronici operano internamente con segnali digitali. Dalla pressione di un tasto alla visualizzazione di un'immagine, ogni azione è tradotta in una sequenza di 1 e 0.

Telecomunicazioni: Le chiamate vocali, i video e i dati su Internet vengono digitalizzati prima di essere trasmessi. Questo permette una trasmissione più veloce e affidabile su lunghe distanze.

Sistemi di controllo: Nelle fabbriche, i sensori e i PLC (Programmable Logic Controller) usano segnali digitali per controllare macchinari e processi, attivando o disattivando componenti in base a valori logici.