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Sistemi di acquisizione
Per acquisire dati dal mondo esterno e renderli utilizzabili sono necessarie una serie di operazioni più o meno standard. La prima di esse consiste nella trasformazione, mediante un trasduttore, del segnale fisico in un segnale elettrico, normalmente analogico. A questo punto, per essere elaborato al meglio, è necessario convertire il segnale elettrico da analogico a digitale, mediante una fase di condizionamento, in cui il segnale viene filtrato (viene eliminato il rumore) e amplificato (viene modificato in modo da rendere compatibile la dinamica del sensore con quella del convertitore A/D). Una volta convertito è necessaria una logica che permetta di modificare il mondo fisico e questa normalmente viene detta attuatore. L'elaborazione dei segnali può essere fatta anche a livello analogico, senza quindi avere bisogno di una coppia di convertitori, ma questa tecnica non è normalmente usata in quanto poco adattabile a dinamiche differenti, in quanto la logica è realizzata con amplificatori muniti di funzioni di trasferimento. Nel momento in cui il prezzo dei convertitori è sceso, è stato possibile realizzare logiche molto semplici e molto ben interfacciabili tra loro, mettendo a monte un convertitore A/D (ADC, analog to digital converter), e a valle un convertitore D/A (DAC, digital to analog converter).
Riassumendo per realizzare una catena di acquisizione di dati fisici sono necessari:
-Trasduttore, è ad esempio un sensore, in grado di trasformare un segnale fisico in un segnale elettrico
-Condizionamento, amplifica un segnale elettrico per renderlo compatibile con la catena a valle. In questa fase si opera anche alla riduzione degli errori dovuti al rumore, mediante un filtro passa-basso che elimina le frequenze fuori della banda del segnale.
-Convertitore ADC, il segnale analogico viene convertito a blocchi (campioni) in digitale. La fase che precede la conversione vera e propria viene detta campionamento.
-Elaboratore digitale (DSP), è composto da una logica digitale che permette di eseguire algoritmi sul flusso di bit, che gli arriva dall'ADC.
-Convertitore DAC, il segnale digitale viene riconvertito in analogico. In questo dispositivo è anche inserito un filtro di ricostruzione, che permette di interpolare i campioni che gli arrivano sottoforma di bit.
-Stadio di potenza, è composto da un amplificatore di potenza, in quanto normalmente la fase in digitale è eseguita a bassa potenza, mentre la fase attuativa necessita di molta corrente.
-Attuatore, ha il compito di convertire il segnale elettrico in fisico, in modo da eseguire le operazioni richieste dal DSP.

Teoria del campionamento
Se si vuole trasformare un segnale analogico in uno digitale, bisogna cercare di rappresentare in forma discreta un segnale che per sua natura è continuo. Si può quindi discretizzare il segnale sia nel dominio delle ampiezze (quantizzazione), sia nel dominio del tempo (campionamento). Il sistema dovrà prima procedere al campionamento e poi alla quantizzazione del segnale in ingresso. Campionare significa moltiplicare il segnale in ingresso per una successione di impulsi, con tempo variabile tra un campione e il successivo. Il teorema di Nyquist afferma che se la frequenza di campionamento è tale da far sì che lo spettro del secondo campione non è completamente separato dal primo non si ha la possibilità di ricostruire il segnale di partenza. Per far sì che il segnale sia completamente ricostruibile senza errori bisogna far in modo che la frequenza di campionamento sia per lo meno il doppio della frequenza del segnale. Per ricostruire il segnale di partenza è necessario un filtro passa-basso in grado di eliminare le repliche dello spettro del segnale.
Nel caso in cui il criterio di Nyquist non sia verificato si incorre nel fenomeno denominato aliasing. Per eliminare questo problema si utilizza solitamente il sovracampionamento (oversampling), che consiste nel campionare il segnale di ingresso ad una frequenza elevata rispetto a quella imposta dal teorema del campionamento.

Quantizzazione
Siccome il segnale digitale ha una precisione finita, non è possibile rappresentare tutti i valori che un segnale in ingresso può assumere. Si prende quindi un intervallo di valori finito (dinamica digitale), che comprenderà tutti i valori del segnale sintetizzabili. La quantizzazione più comune è quella uniforme, nel senso che l'intervallo ha una densità uniforme. E' però possibile utilizzare quantizzazioni differenti, a seconda del tipo di segnale in ingresso. Ogni punto approssimato comporta un errore di quantizzazione che non è recuperabile. Un modo per valutare questo errore è mediante LSB (Least Significant Bit), che rappresenta nel mondo analogico l'ampiezza del più piccolo intervallo in cui viene divisa la dinamica in ingresso.

Acquisizione di più canali
Nel caso in cui i segnali da captare dal mondo esterno sono molteplici, sono necessari più ingressi nel sistema. La soluzione più semplice per acquisire questi dati sarebbe quella di mettere in parallelo più catene di acquisizione, una per ogni segnale. Questa soluzione non è quasi mai adottata in quanto molto onerosa e poco performante. In generale conviene raccogliere i dati provenienti dai diversi ingressi e farli confluire nella stessa catena.
In questo secondo caso si ha bisogno di un multiplexer analogico con vari ingressi e una sola uscita, in grado di connettere i vari canali di ingresso in modo alternativo, evitando le sovrapposizioni. In più siccome i convertitori necessitano di un certo tempo per convertire il segnale, è necessario che in questo intervallo di tempo il multiplexer tenda il più stabile possibile il segnale. Molto spesso questa operazione non è eseguita direttamente dal multiplexer, ma il compito viene svolto da un circuito detto sample and hold, che ha appunto il compito di campionare il segnale in ingresso e di mantenerlo stabile.
Oltre a questi blocchi è necessario un amplificatore per ingresso che renda possibile una dinamica di ingresso compatibile con quella accettata dal convertitore. E' meglio porre un amplificatore per ogni ingresso in quanto spesso i segnali hanno dinamiche differenti tra loro.
In più sono necessari una serie di filtri antialiasing (anche in questo caso uno per canale), in modo da "pulire" il segnale di ingresso. Bisogna sistemarli prima del multiplexer, in quanto il segnale in uscita dal multiplexer è già in un certo senso campionato, ed è quindi impossibile dividere i campioni.
I dispositivi a monte dei filtri antialiasing, devono avere una frequenza maggiore di 2KFa, dove K è il numero degli ingressi e Fa è la frequenza massima dei segnali di ingresso, affinchè venga garantito il teorema del campionamento.