Distorsione

LEZIONI DI ELETTRONICA
per la classe 5° informatica
Prof. Eros Rambelli
6° MODULO : La distorsione e il rumore
PREREQUISITI
TIPI DI DISTORSIONE
Sviluppo in serie
di FOURIER
SPETTRO di un segnale
di ampiezza,
di fase
ANALISI IN FREQUENZA
dei quadripoli
S
ANALISI
DELLE
CAUSE
E
DEGLI
EFFETTI
DELLA
DISTORSIONE
Banda passante,
e frequenze di taglio
di un quadripolo
Distorsione di
AMPIEZZA :
causata dalla banda
limitata del quadripolo
o della linea
trasmissiva.
Le varie armoniche del
segnale vengono
attenuate o amplificate
in modo diverso.
Distorsione di FASE :
causata dal diverso
sfasamento introdotto
dal quadripolo o dalla
linea trasmissiva.
sulle varie armoniche.
Distorsione di
NON-LINEARITÀ :
dovuta alla non linearità
della tras-caratteristica.
TRAS-CARATTERISTICA
di un quadripolo :
linearità e non-linearità
Vengono create nuove
armoniche, non presenti
nel segnale di ingresso
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ALCUNE CONSIDERAZIONI SULLA DISTORSIONE
Nel dominio del tempo la distorsione si manifesta come variazione della forma del segnale di
uscita rispetto a quello di ingresso.
Nel dominio delle frequenze la distorsione si manifesta come variazione dello spettro del segnale
di uscita rispetto a quello di ingresso.
Se tutte le armoniche di un segnale vengono attenuate o amplificate della stessa quantità non c’è
distorsione di ampiezza.
Se tutte le armoniche di un segnale vengono sfasate dello stesso angolo in anticipo o ritardo non
c’è distorsione di fase.
L’introduzione di nuove armoniche produce sempre distorsione.
Se un segnale sinusoidale entra in un quadripolo lineare con banda limitata, il segnale di uscita
risulta sempre sinusoidale, con la stessa frequenza ma con ampiezza e fase diverse.
Pertanto un quadripolo lineare con banda limitata attenua o amplifica i segnali formati da una sola
armonica e ne modifica la fase, ma non li distorce.
Le distorsioni di ampiezza e di fase introdotte da un quadripolo lineare generano variazioni del
segnale prevedibili, cioè determinabili se si conoscono le caratteristiche del quadripolo.
Per eliminare gli effetti della distorsione occorre inserire un quadripolo con una Funzione di
trasferimento “opposta” a quella del quadripolo che ha generato la distorsione.
Questi quadripoli prendono il nome di equalizzatori.
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IL RUMORE
Quando un segnale si propaga dalla sorgente al destinatario, ad esso si sovrappongono elementi
disturbatori che possono modificarne il contenuto informativo.
Questi elementi disturbatori sono : la distorsione e il rumore.
La distorsione è un’alterazione del segnale non voluta, ma di cui sono prevedibili l’esistenza e il modo in cui
si manifesta.
Il rumore invece è un disturbo che opera sul segnale in modo non prevedibile e casuale.
Nella sorgente di rumore si intendono inclusi :



disturbi provenienti dall’esterno del canale, (disturbi atmosferici, interferenze di altri apparati, diafonie e
intermodulazioni, ecc. );
disturbi provenienti dall’interno (rumore termico, ecc.);
effetti prodotti dalle variazioni delle caratteristiche degli apparati per effetto della temperatura,
dell’invecchiamento, ecc.
I vari tipi di rumore possono essere raggruppati in due famiglie fondamentali :
1.
Rumore di fondo
Questo tipo di rumore presenta un’energia uniformemente distribuita in tutta la banda e ha perciò una
densità spettrale costante. È denominato anche rumore bianco e ha una distribuzione di probabilità di tipo
Gaussiano.
Le principali cause che determinano la presenza di tale rumore sono :


rumore termico;
residui di alimentazione.
Rumore termico
Si manifesta nelle resistenze, negli amplificatori, nelle linee ed è dovuto all’agitazione termica degli elettroni,
che cresce all’aumentare della temperatura.
Densità spettrale del rumore termico :
dove
Gp(f) = 2kTR
K = 1,38 10-23 costante di Boltzmann
T temperatura assoluta
R resistenza del componente
Rumore nelle linee : le linee attenuano il segnale e aggiungono rumore, peggiorano quindi la
qualità del segnale trasmesso.
2.
Rumore impulsivo
Questo tipo di rumore presenta dei picchi di energia molto alti e di breve durata.
Le principali cause che determinano la presenza di tale rumore sono :



scariche elettriche;
disturbi elettromeccanici introdotti dalle centrali di commutazione;
diafonie
Essendo differenti le caratteristiche dei due rumori, sono pure differenti gli effetti che producono e le
modalità per rilevarli e misurali.
Nel caso di segnali digitali il rumore di fondo determina errori uniformemente distribuiti, mentre il rumore
impulsivo determina errori a “grappolo” (a burst).
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