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2. Campionamento

Fase di campionamento - conversione A/D
Fase di campionamento – conversione A/D

Lo scopo del campionamento è salvare i valori di un segnale analogico (campioni) in un intervallo predefinito detto periodo di campionamento Tc evitando di perdere le informazioni del segnale campionato. Dai campioni siamo in grado di ricostruire il segnale originario.

Per fare in modo che i campioni possano essere interpolati per ricostruire il segnale, Tc deve avere un valore ben preciso.

Teorema del campionamento (Shannon) #

Image
Claude Shannon

Il teorema del campionamento (teorema di Shannon) definisce la frequenza di campionamento fc (inverso di Tc) che bisogna utilizzare:

Teorema del campionamento (Shannon)
Teorema del campionamento (Shannon)

Esempio 1: Banda telefonica

Telefono
Telefono

La banda telefonica occupa una frequenza compresa tra:

Teorema del campionamento applicato alla banda telefonica
Teorema del campionamento applicato alla banda telefonica

Per standard si è deciso che la fc è di 8 kHz.

Esempio 2: banda segnale audio

Segnale audio
Segnale audio

La banda di un segnale audio occupa una frequenza compresa tra:

Teorema del campionamento applicato alla banda di un segnale audio
Teorema del campionamento applicato alla banda di un segnale audio

Per standard si è deciso che la fc è di 44,1 kHz

Ricostruzione del segnale #

Ricostruzione del segnale campionato
Ricostruzione del segnale campionato

Un segnale per essere ricostruito partendo dai campioni deve avere una fc ≥ 2*fmax. Guardando l’immagine sopra, la banda verde chiara è lo spettro della banda del segnale. Quella verde scura è lo spettro immagine. 

Fenomeno dell’aliasing #

Fenomeno dell'aliasing
Fenomeno dell’aliasing

Quando lo spettro del segnale e la sua immagine si sovrappongono (fc < 2*fmax) avviene il fenomeno dell’aliasing e si ha perdita dell’informazione del segnale campionato.

Ricostruzione ottimale #

Ricostruzione ottimale del segnale campionato
Ricostruzione ottimale del segnale campionato

Per ricostruire al meglio il segnale partendo dai campioni e per evitare il fenomeno dell’aliasing si sceglie sempre una fc > 2*fmax.

Sample and Hold (S/H) #

Sample and Hold (S/H)
Sample and Hold (S/H)

Una volta scelta la fc si procede a campionare il segnale ogni Tc.

Per agevolare l’operazione di campionamento si utilizza un circuito che mantiene il segnale costante per ogni Tc (circuito sample and hold)