Come funziona un convertitore analogico digitale

Le tecnologie digitali rendono sempre più indispensabile la conversione a output digitali di input analogici. Questa conversione è molto utile quando si parla di suoni e impianti di alta fedeltà. Qualunque stimolo in ingresso che sia per sua natura analogico (la nostra voce, gli effetti sonori esterni ambientali, uno strumento musicale acustico) deve poter affiancare le tracce digitali: ecco come funziona un ADC (Analog to digital converter).

Grandezze analogiche e digitali

Una grandezza digitale si dice discreta, in quanto associabile a un numero finito, contrariamente a un input analogico (come ad esempio una tensione). Più precisamente un segnale analogico, in un determinato intervallo temporale, può potenzialmente assumere infiniti valori. Inoltre, ad ogni tempo T, anche puntuale, corrisponde sempre un valore del segnale.
La tecnologia digitale, invece, considera la grandezza solo in specifici istanti, "congelando" artificialmente la grandezza a un certo momento e assegnandole un valore numerico unico.
Consideriamo una parabola: la curva sale fino al suo massimo e poi tende di nuovo a zero. Questa rappresentazione, analogica, viene "digitalizzata" immaginando una successione N di "scalini" che salgono fino al massimo e scendono dopo di esso. Ogni scalino è quantificabile (ad esempio in altezza) con un singolo numero.

Campionamento e quantizzazione

Il lavoro che un convertitore da analogico a digitale deve compiere è anzitutto creare le condizioni affinché un segnale non discreto possa essere associato a un valore o a una sequenza di bit, esattamente come vengono riconosciuti tutti i segnali che nascono digitali.
Il primo passo che un convertitore deve compiere è campionare nel tempo e quantizzare in ampiezza il segnale analogico. Nell'esempio della parabola, il campionamento nel tempo consiste nello spezzettare in N intervalli di tempo la lunghezza del segnale (della curva nel nostro caso). La quantizzazione è l'assegnazione di un numero reale a ogni campione di segnale.
La precisione e l'accuratezza nel campionamento (la divisione del segnale) è decisiva per evitare approssimazioni che non alterino la fedeltà in digitale del suono e non creino accavallamenti nel calcolo e assegnazione dei valori digitali.

I vantaggi del segnale digitale

Dopo la quantizzazione, il dispositivo di conversione deve attribuire a ognuno dei valori ricavati una sequenza binaria, sulla base delle specifiche tecniche per le quali è stato settato. Il processo di conversione è ora completato e il segnale analogico, ora digitale, può essere lavorato più velocemente e con minor spreco di energie, oltre a essere universalmente esportabile su una molteplicità di supporti.