ADC – Convertitore Analogico Digitale (ADC)
Oggi ti spiego cos’è un ADC e come funziona nel mondo dell’elettronica. Se lavori con segnali reali, sai che la maggior parte di essi è analogica, cioè varia continuamente nel tempo. Ma i dispositivi digitali come microcontrollori e computer capiscono solo valori digitali, numeri. Qui entra in gioco l’ADC, che fa proprio la conversione da analogico a digitale.
Cos’è un ADC?
Un ADC (Analog to Digital Converter) prende un segnale analogico, che può essere una tensione variabile, e lo converte in un numero digitale che il sistema può elaborare. Immagina di voler leggere la temperatura con un sensore che dà un’uscita analogica: il tuo microcontrollore non capisce quella tensione finché non la trasformi in un valore numerico usando un ADC.
Come funziona un ADC?
Il processo base di un ADC può essere scomposto in questi passaggi:
- Campionamento: il segnale analogico viene “prelevato” a intervalli regolari, creando campioni.
- Quantizzazione: ogni campione viene approssimato a un livello digitale discreto.
- Codifica: i livelli vengono convertiti in numeri binari.
Per esempio, se il segnale varia da 0 a 5V e l’ADC è a 10 bit, allora il segnale sarà diviso in 210 = 1024 livelli. Se il segnale in ingresso è 2,5V, l’ADC darà un valore digitale intorno a 512.
Caratteristiche importanti di un ADC
- Risoluziione: Numero di bit dell’ADC. Più bit hai, più preciso è il risultato. Un ADC a 12 bit ha 4096 livelli, uno a 8 bit solo 256.
- Velocità di campionamento: Quante volte al secondo l’ADC può leggere il segnale. Dipende da cosa stai misurando: segnali veloci richiedono ADC veloci.
- Linearità: Quanto bene l’ADC trasforma l’ingresso analogico in digitale senza errori significativi.
- Intervallo di ingresso: Il range di tensioni che l’ADC può leggere senza distorsioni.
Esempio tecnico pratico
Immagina che tu stia usando un Arduino (microcontrollore molto comune) per leggere la tensione da un potenziometro. Arduino ha un ADC a 10 bit e un intervallo di ingresso da 0 a 5V. Quando ruoti il potenziometro, la tensione varia e l’ADC la converte in un numero da 0 a 1023.
Da qui puoi capire che con questa conversione puoi leggere valori analogici e usarli nel tuo codice per fare qualsiasi cosa: controllare un motore, regolare la luminosità di un LED o leggere sensori ambientali.
Ci sono diversi tipi di ADC: a conversione flash, a integrazione, a successiva approssimazione (SAR), ciascuno con vantaggi e svantaggi in termini di velocità, precisione e complessità.
Ad esempio, un ADC SAR è spesso usato nei microcontrollori perché ha un buon compromesso tra velocità e precisione. Invece un ADC flash è molto veloce, usato in applicazioni come l’audio ad alta fedeltà o le comunicazioni digitali, ma è più costoso e complesso.
Inoltre, quando lavori con ADC, devi stare attento al rumore elettrico e ai segnali di riferimento. Una cattiva alimentazione o un cablaggio non corretto possono compromettere la qualità della conversione.
Se vuoi, posso spiegarti anche come fare il filtraggio del segnale prima dell’ADC o come usare convertitori digitali a segnale più complesso, come i DAC (Digital to Analog Converter), che fanno il contrario.
Domani vedremo come integrare l’ADC con microcontrollori in progetti reali e come ottimizzare la precisione nelle misure usando tecniche di calibrazione e filtri digitali.
