Vari tipi di segnale

Con il termine segnale intendiamo generalmente indicare tensioni o correnti che seguono una certa evoluzione temporale, e che riscontriamo nei circuiti elettrici che esaminiamo. Definiamo poi con il termine forma d'onda l'insieme dei valori istantanei assunti da un segnale.

Esistono vari tipi di segnali, ma comunque tutti riconducibili a due principali categorie: i segnali periodici e i segnali aperiodici (o non periodici). Nel primo caso siamo di fronte a un segnale che si ripete in modo ciclico, ad intervalli di tempo che chiamiamo perido e indichiamo con T, e che seguono una determinata legge matematica che ne determina l'andamento.
Il numero di periodi che si ripetono nell'unità di tempo definisce la frequenza f del segnale, ovvero

f =

1 T

che si misura in hertz (Hz).

Per descrivere le caratteristiche dei segnali periodici si ricorre alla definizione di alcuni parametri. La frequenza appena citata è uno di questi, ma vi sono anche per esempio l'ampiezza massima dell'escursione del segnale, chiamata ampiezza picco-picco (A_pp), il valore efficace, definito come il valore che dovrebbe essere applicato ad una resistenza pura per produrre lo stesso effetto termico, il valore medio, ecc...
Questi parametri sono importanti perchè ci consentono di studiare in modo matematico il comportamento dei circuiti in presenza di tali segnali.

Esaminiamo ora i segnali che più comunemente vengono usati.

-segnali sinusoidali
I segnali sinusoidali sono segnali alternati, cioè con forma d'onda simmetrica rispetto allo zero (figura), che vengono descritti dalla seguente relazione:

u = U_m · sen( w t + j )

dove U_m è il valore massimo del segnale, w è la pulsazione, che dipende dalla frequenza secondo la relazione w = 2 p f misurata in rad/sec, e j è la fase iniziale.

Il valore efficace U di un segnale sinusoidale vale

U =

Um Ö 2

= 0,707·Um

In figura è riportato l'andamento tipico di un segnale sinusoidale.

Fig.5: Un tipico segnale sinusoidale

-segnali ad onda quadra
Questi tipi di segnali rivestono particolare importanza nell'elettronica digitale e nella trasmissione dati. La figura x rappresenta un tipico segnale ad onda quadra.
Un parametro importante per questi segnali è il duty cycle (d.c. o d ), che rappresenta il rapporto percentuale tra il tempo durante il quale il segnale presenta il suo valore alto ed il periodo totale:

d =

T1 T

· 100 (%)

Il segnale mostrato in figura 6a, presenta un duty cycle del 50%.
Quando però il duty cycle assume valori differenti dal 50%, si dovrebbe parlare più propriamente di segnali rettangolari (figura 6b) e, nel caso in cui il valore sia molto diverso dal 50%, di segnali impulsivi (figura 6c).

a)	b)
c)
Fig.6: a) segnale ad onda quadra; b) aegnale rettangolare; c) segnale impulsivo

Come si puo' intuire, il valore medio e il valore efficace di un segnale di questo tipo, dipende anche dal suo duty cycle, e per i segnali che presentano un d.c. del 50% come quello in figura 6a, essi valgono rispettivamente U_H/2 e U_H/ Ö 2.

-segnali a dente di sega
L'utilizzo dei segnali a dente di sega è molto diffuso in applicazioni come ricevitori TV, oscilloscopi, circuiti di temporizzazione, ecc... Prendono questo nome dalla loro forma tipica, come è evidente in figura 7.

Fig.7: Un segnale a dente di sega

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