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Introduzione
Gli strumenti numerici indicano i
valori delle grandezze misurate sotto forma numerica. La misura
mediante strumentazione numerica di una qualunque grandezza è spesso
ricondotta al conteggio di eventi o alla misura di tempo I vantaggi
dell’utilizzo degli strumenti numerici rispetto a quelli analogici sta
nella riduzione degli errori che si possono commettere
durante la lettura della misura come l’errore di
parallasse. Un altro vantaggio sta nella possibilità di elaborare i
risultati
vista la natura digitale che li rende compatibili con i piu’ moderni
mezzi di calcolo ed elaborazione. Gli strumenti numerici, detti anche
strumenti digitali, possono essere classificati in: contatori,
frequenzimetri, voltmetri
Blocchi
fondamentali
I blocchi
funzionali fondamentali presenti in tutti gli strumenti numerici sono:
1.
circuiti di ingresso;
2.
circuiti porta;
3.
base dei tempi;
4.
riferimento di frequenza;
5.
circuiti di controllo;
6.
sezione di conteggio;
7.
circuiti per la visualizzazione numerica della misura.
Di seguito
tratteremo i vari blocchi
Circuiti di ingresso
I circuiti di
ingresso hanno il compito di convertire il segnale analogico da
misurare in una forma compatibile con i successivi stadi di
elaborazione digitale presenti all’interno dello strumento numerico. I
circuiti di ingresso possono essere:
• convertitori
analogico – digitale A/D;
•Amplificatori/attenuatori
•Rivelatori
di livello;
•Trigger
di Schmitt.
Circuiti
porta
I circuiti
porta sono quelli che permettono il passaggio del segnale gia
condizionato dai circuiti di ingresso verso i circuiti interni.
Caratteristiche principali richiesti sono la rapidità di
intervento e il buon isolamento.
Per rapidità si intende la capacità di non introdurre ritardi
tra il segnale di attivazione della porta e l’uscita del segnale dalla
porta stessa. Per buon isolamento si intende la capacita’ della porta
di non far passare il segnale quando non e’ richiesto e nel caso di
circuito porta come i multiplexer di isolare un canale dall’altro
adiacente. I circuiti porta possono essere sia logici ( porte logiche
come NAND, NOR, AND) che analogici (
SWITCH, MUX, pass gate).
Base
dei tempi
Si tratta di
un blocco realizzato con circuiti che, a partire da un segnale fornito
da un oscillatore di riferimento a frequenza fissa f0, consente di
ottenere multipli e sottomultipli interi e/o frazionari di f0.
Riferimento di frequenza
Il
riferimento di frequenza e’ un segnale a frequenza fissa f0 generato da
un oscillatore interno generalmente
quarzato. Essendo un riferimento si richiede che il segnale fo abbia
alcune caratteristiche:
-
elevata
precisione:
-
stabilita a
lungo termine ( basso invecchiamento);
-
stabilita a
breve termine;
-
Bassa
dipendenza dalla temperatura;
Queste
specifiche possono essere soddisfatte utilizzando oscillatori quarzati
compensati in temperatura noti come (Temperature
Compensated Crystal Oscillator).
Circuiti di controllo
Questi
circuito controllano i vari blocchi definendo la attivazione
/disattivazione dei
vari blocchi in funzione della misura che si vuole realizzare. Per
esempio gestiscono l’apertura e la chiusura del circuito porta
Circuiti di conteggio
Questi
circuiti si occupano di contare gli impulsi che provengono dai circuiti
precedenti e forniscono in uscita il risultato del
conteggio seconda una certa codifica. ( binaria o BCD)
Circuiti di visualizzazione
L’informazione
proveniente dai circuiti di conteggio, viene decodificata e messa in
una forma comprensibile per l’utente. Fanno parte di questa categoria
tutti i display ( led , lcd), monitor, etc.
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