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- ELETTRONICA OGGI 443 - MARZO 2015
COVERSTORY
I
mmaginare come sarebbe la nostra esistenza
senza la possibilità di convertire le informazioni
provenienti dall’ambiente circostante (quindi ana-
logiche) nel dominio digitale è un compito arduo.
Facendo uno sforzo di fantasia, il mondo potrebbe
essere simile a quello degli anni ‘50, senza quin-
di smartphone, TV ad alta definizione, computer
oppure orologi “intelligenti” e multifunzione. La
lista degli oggetti che non esisterebbero o sareb-
bero comunque molto più “poveri” di funzionalità,
in assenza della conversione analogica/digitale,
sarebbe senza dubbio lunghissima.
Parecchi oggetti di questa lista richiedono conver-
titori A/D operanti a basse frequenze (e completati
dai corrispondenti DAC, ovvero convertitori digi-
tale/analogico). Nella parte più alta della regione
delle microonde la conversione è ancora oggetto di
studio. I benefici che si possono trarre dalla conver-
sione a frequenze particolarmente elevate, attual-
mente impossibile, sono stati oggetto di approfon-
diti studi e ricerche da parte del mondo industriale,
accademico e militare. Un potenziale beneficio di
notevole portata è la possibilità di eliminare i down-
converter (ovvero i convertitori verso il basso) a
microonde oltre a un numero significativo di com-
ponenti analogici (Fig. 1)
Il compito di acquisire e digitalizzare ampiezze di
banda istantanee molto elevate ricade sui converti-
tori A/D, componenti che già integrano un gran nu-
mero di funzionalità. A prima vista, la conversione di
forme d’onda analogiche nel dominio digitale non è
un’operazione più complessa alle alte frequenze. Le
conversioni ad alte velocità di campionamento con
risoluzione e range dinamico elevati sono operazi-
oni che rientrano ormai nella normalità.
Velocità di campionamento: un fattore critico
La legge di Moore non è valida per i convertitori:
aumenti significativi in termini di velocità di campi-
onamento (e quindi di ampiezza di banda) non sono
semplici da conseguire. I dispositivi a più elevate
prestazioni sono “custoditi” nei laboratori dei pro-
duttori di apparecchiature di test, dei costruttori di
dispositivi e di organizzazioni militari. Al momento
attuale non è possibile sapere qual è la frequenza
più elevata che è stato possibile convertire ed es-
istono ottime ragioni per mantenere segreta questa
informazione. I convertitori sono i dispositivi che
più di ogni altro determinano le prestazioni di oscil-
loscopi, analizzatori di spettro e di segnale e, più in
generale, di qualsiasi sistema elettronico destinato
a scopi militari che utilizza lo spettro elettromag-
netico. Gli altri componenti in ordine di importanza
sono gli FPGA, come i componenti della serie
Stra-
tix V GX di Altera
e, in tempi più recenti, le unità di
elaborazione grafica di tipo general-purpose prepo-
ste all’elaborazione di grandi quantità di dati che
sono il risultato della conversione “direct-to-digital”
ad alta frequenza.
Un esempio semplificato contribuirà a chiarire il
concetto: se un convertitore A/D effettua un cam-
pionamento a 20 Gb/s, la sua ampiezza di banda
istantanea sarà di circa 10 GHz quando opera nella
prima zona di Nyquist. Facendo l’ipotesi che il nu-
I convertitori A/D sono in grado di digitalizzare i segnali acquisiti
a frequenze sempre più elevate, con conseguente progressiva
eliminazione dei downconverter a microonde: tale processo, seppure
inevitabile, non è destinato a concludersi in tempi brevi
Barry Manz
Mouser Electronics
CONVERSIONE “DIRECT
ALTERNATIVA AI