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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%.