Utilizzando: una batteria, del filo di rame, un interruttore
(tasto telegrafico) ed un elettromagnete, nel 1848, un pittore, Samuel
Morse, realizzò la prima rete di trasmissione digitale, con mezzi
elettrici, tra Washington e Baltimora.
Sul lato di trasmissione, un operatore, mediante il tasto,
inserisce o toglie corrente nella linea, sul lato di ricezione un elettromagnete
è eccitato o diseccitato in base alla presenza o assenza di corrente.La
forma dell’andamento di corrente, trasmessa è del tipo rettangolare.
Nessun’altra forma,di segnale,è più semplice da realizzare.Solo
due simboli, sono trasmessi, “uno” presenza e “zero”
assenza di corrente.
Si tratta della più semplice trasmissione numerica
binaria.Il simbolo binario (0 o 1) è chiamato bit, (1) da
” binary digit”.
In generale per mezzo di una legge di corrispondenza,
chiamata codice, combinazioni di bit possono rappresentare informazioni
anche complesse.Con n bit si possono formare 2n simboli differenti.
Nel caso della telegrafia, le lettere dell’alfabeto sono
rappresentate da linee, punti ed intervalli.Fissata la durata di un punto,
Tbit, (livello alto) la linea corrisponde ad una durata di corrente di
tre volte rispetto al punto.In figura è rappresentata la trasmissione
della lettera A.
L’elettromagnete di ricezione deve rimanere eccitato
per tutto il tempo che il segnale rimane a livello alto.Il livello di
soglia per riconoscere la presenza o l’assenza della corrente, è
collocato a metà ampiezza del segnale.
Prova a trasmettere un segnale binario con una sinusoide.
A quale tempo di bit corrisponde il livello alto? Dove collocheresti la
soglia dell’elettromagnete per decidere se il livello trasmesso è
alto o basso?
Tutto ciò, per dirti, in forma deduttiva, che
un segnale rettangolare, è tipicamente logico; esso assume due
valori(2), i quali necessariamente coincideranno rispettivamente
col minimo e col massimo comunemente distinti come: livello basso (0)
e livello alto (1).
Un segnale di forma sinusoidale è tipicamente
analogico; esso assume nel tempo tutti i valori compresi fra un minimo
ed un massimo.
Nelle comunicazioni digitali, nei circuiti a logica cablata
e programmata, le forme rettangolari, sono ottenute, facendo lavorare,
i componenti elettronici attivi (Transistor, MOS ecc.) in zona di saturazione
(chiuso) o interdizione (aperto) e non in zona lineare, come per i circuiti
analogici.
Utilizzare segnali analogici del tipo sinusoidale, per
trasmettere ampiezze discrete, sorgerebbero dei problemi, per quanto riguarda
la corretta distinzione del livelli basso ad alto.Un transistor polarizzato
nella zona lineare, richiede particolari contromisure per tenere stabile
in temperatura il punto di lavoro.Usare il transistor come interruttore
è molto più semplice.
Note
1) In realtà il bit ha due significati, simbolo
binario come descritto e l’altro unità di misura della quantità
d’informazione.La quantità d’informazione relativa ad un
bit ( simbolo binario) può essere maggiore o minore di un bit.
2) L’affermazione che un segnale digitale assume tipicamente
due valori è sicuramente valido: all’interno di chip, connessioni
tra chips su circuito stampato, e trasmissioni in fibra ottica a qualunque
distanza.
Per trasmissioni su filo di rame o wireless radio, per colpa della limitazione
di banda del cavo e dello spettro disponibile, si ricorre a segnali modulati
a multilivello per aumentare il numero di messaggi trasmissibili a pari
banda occupata.
Rimanendo nell’esempio del segnale telegrafico, Edison nel 1874, realizzò
un impianto telegrafico, dove potevano essere inviati contemporaneamente,
due telegrammi su un unico filo.Utilizzò un segnale con quattro
livelli di corrente. Ogni livello assume due valori, una coppia di bit
(00,01,10,11), fu il più semplice segnale multilivello, conosciuto
ora come segnale PAM (pulse amplitude modulation).
Il numero di bit che compete ad ogni livello, fissato il numero di livelli
M è uguale a: Log2(M)