Segnale digitale
In elettronica ed informatica con il termine digitale ci si riferisce a un segnale numerico composto da due sole cifre che nel nostro caso sono gli stati logici '0' e '1'.
La parola digitale deriva dall'inglese digit che a sua volta deriva dal latino digitus che significa dito.
Il codice binario è un sistema numerico che ha due soli numeri ' 0' e '1' ed ogno cifra è un 'bit' (binary digit coè cifra binaria), che è anche l'unità di misura dell'informazione digitale definita come la quantità minima di informazione che serve a discernere tra due possibili eventi equiprobabili.
In elettronica un segnale digitale è un segnale che ha due soli valori possibili di tensione. Se associamo allo stato logico ''0' il valore di tensione corrispondente allo zero Volt e associamo al valore '1' logico il valore corrispondente a 5 volt di tensione, l'alternarsi di zero Volt e 5 Volt corrisponde all'alternarsi dei valori digitale di '0' e '1'.
ONDA QUADRA
Se il tempo che l'onda sta allo stato alto TH (TH =Time High) è uguale al tempo che l'onda sta allo stato basso TL (TL=Time Low) ed esso si ripete nel tempo allo stesso modo abbiamo creato un'onda quadra.
L'onda quadra è dunque un segnale periodico di periodo T= TH+TL con il tempo TH = TL cioè il tempo allo stato alto TH è uguale al tempo allo stato basso TL.
Nella figura precedente abbiamo unìonda quadra di periodo
T= TH+TL --> T= 50 us+ 50 us=100us
il segnale avrà dunque una frequenza
f = 1 /(TH+TL) --> f = 1/ 100u s= 100000 Hz = 10 K Hz
Duty cycle
Un po’ di teoria: il Duty cycle
Il duty cycle di un onda quadra/rettangolare e il rapporto tra la durata (in secondi) del segnale quando è “alto” ed il periodo totale del segnale.
In altre parole è un numero che esprime quant’è la parte di periodo in cui il segnale è alto.
In formula
duty cycle= D = TH/ T
dove TH è il tempo allo stato alto del segnale e T è l'intero periodo.
Caso 1: per [TH=0]
[duty cycle = D= 0/T=0]
livello basso per tutto il periodo
Caso 2: per [TH=T]
[duty cycle = D = T/T=1]
livello alto per tutto il periodo
in entrambi i casi siamo in presenza di segnali continui.
Dalla formula possiamo comprendere quindi che il duty cycle è sempre un valore che varia tra 0 e 1.
Il duty cycle è spesso rappresentato in percentuale, D% e per ottenere la percentuale è sufficiente moltiplicare per 100 il rapporto [ TH/T] , dire quindi che il D%=30% vuol dire che per il 30% del periodo totale il segnale si trova a livello alto, come conseguenza possiamo subito dire che il segnale sarà a livello basso per il restante 70% del periodo.
Dire quindi che il duty cycle è del 50% vuol dire che nel periodo T il segnale si mantiene alto per [T/2] e per il restante [T/2] a livello basso in questo caso siamo quindi in presenza di un’onda quadra.
Onda quadra
Facciamo il seguente esercizio con il Multisim e variamo il duty-cycle del generatore di funzioni.
Se inseriamo un duty-cicle del 50% otterremo un'onda quadra.
Treno di impulsi positivi
Variando il duty-cycle si possono avere:
-se TH<<TL --> Treno di impulsi positivi
-se TH>>TL --> Treno di imulsi negativi
In questo caso ho inserito un duty-cycle del 10%.
Cioè TH<<TL
Se invece poniamo TH>>TL otterremo un treno di impulsi negativi.
In questo caso ho inserito un duty-cicle del 90%.