Un segnale elettrico è un particolare tipo di segnale, caratterizzato da una specifica variazione di corrente elettrica, nel tempo, che trasmette una informazione. È più spesso legato alla variazione della tensione o della potenza, trasmesse all'interno di conduttori e di cicuiti elettronici, ma può essere usato uno qualsiasi dei sistemi possibili, anche dei circuiti elettrici.
Caratteristica di un segnale elettrico è la possibilità di veicolare un'informazione:
se all'interno di un filo elettrico scorre sempre una corrente costante di, ad esempio, 1 mA, la prima volta che andremo a misurare questa corrente riceveremo l'informazione che il valore della corrente è appunto di 1 mA; ma se eseguiremo ulteriori misurazioni (sapendo già a priori che la corrente non sta variando), otterremo sempre lo stesso valore, e non otterremo quindi nessuna informazione aggiuntiva.
Se però la corrente che scorre nel filo viene fatta variare, ad esempio, da una persona che si trova nella stanza accanto, non potremo sapere a priori quale sarà il valore della corrente ad ogni successiva misurazione; ognuna di esse, quindi, ci fornirà ogni volta una nuova informazione sul livello di corrente nel filo. Se la persona che varia la corrente nel filo lo fa seguendo certe regole di cui siamo a conoscenza, sarà possibile per quella persona comunicare a noi informazione utile.
Ad esempio, la persona potrebbe utilizzare il codice binario, ossia far passare o meno la corrente nel filo, secondo un piano prestabilito: potrebbe cioè far passare la corrente per un secondo, poi non farla passare per un altro secondo, poi non farla passare per un altro secondo, poi farla passare per un secondo, e così via.
Se questa persona identifica con "1" un periodo di tempo di un secondo in cui la corrente passa, e con "0" un secondo in cui la corrente invece non passa, e decide che un carattere alfabetico è identificato da una sequenza di 8 secondi di accensione/spegnimento della fonte di corrente, potrà descrivere questa sequenza di "accensione/spegnimento" con una sequenza di "1" e "0", ad esempio 1001011.
La persona potrebbe poi, sempre per esempio, decidere che alla sequenza 1001011 corrisponde la lettera K, alla sequenza 1000001 la lettera A e così via (vedi tabella ASCII).
Se questa persona ci ha precedentemente informato di queste sue decisioni sul significato da attribuire al passaggio/non passaggio di corrente, noi saremo in grado di ricevere da essa informazioni tramite i segnali elettrici da essa fatti passare nel filo: ci basterà misurare continuamente la corrente che scorre nel filo, confrontarla con le tabelle e convenzioni che la persona ci ha precedentemente comunicato, e potremo facilmente ricostruire l'informazione originaria posseduta dalla persona nell'altra stanza: avremo così utilizzato un segnale elettrico per far passare informazioni da un luogo ad un altro.
Il tipo di segnale visto è digitale, ma esistono anche segnali di tipo analogico.
Brevemente, prendendo sempre l'esempio della corrente, potremmo far sì che la corrente stessa non venga semplicemente fatta o non fatta passare, ma regolata in modo continuo, così ad esempio da far passare prima 1 mA, poi 2 mA, poi aumentare fino a 5, scendere fino a 0.5 e così via. Potremmo poi associare, ad esempio, il livello di corrente alla temperatura presente in una stanza, ad esempio inserendo nel nostro circuito un sensore che appunto inserisce nel circuito una corrente proporzionale alla temperatura misurata; se sappiamo che il sensore è tarato in modo da far passare 1 mA quando misura 10 gradi, 2 mA quando ne misura 20 e così via, misurando il segnale analogico di corrente presente nel filo saremo in grado di conoscere la temperatura nella stanza.
Classificazione
Campionamento di un segnaleQuantizzazione del segnale campionato con l'ottenimento del segnale digitale corrispondente
I segnali vengono classificati in varie categorie, a seconda delle loro proprietà.
In riferimento al tempo si definisce:
segnale continuo: la grandezza, può assumere un qualsiasi valore reale, compreso tra il minimo ed il massimo del periodo in esame
segnale discreto: la grandezza, può assumere solo valori discreti (solo un certo numero finito di valori),
In riferimento alla variabile dipendente si distinguono:
segnale ad ampiezza continua: i valori assunti dall'ampiezza del segnale sono numeri reali appartenenti ad un intervallo, cioè possono assumere uno qualsiasi degli infiniti valori compresi tra un minimo ed un massimo;
segnale ad ampiezza quantizzata: i valori assunti dall'ampiezza del segnale sono numeri naturali [con segno], cioè appartengono ad un insieme finito di valori precisi.
segnale bipolare o bidirezionale: assume nel tempo sia valori di tensione negativi che valori positivi.
segnale unipolare o monodirezionale: assume nel tempo solo valori di tensione negativi o positivi.
segnale digitale o numerico: segnale a tempo discreto e ad ampiezza quantizzata.
Inoltre, in base alla possibilità di prevedere l'ampiezza futura, i segnali si distinguono in:
segnale deterministico: segnale di cui si conosce esattamente l'andamento dell'ampiezza in funzione del tempo;
segnale aleatorio o stocastico: l'andamento dell'ampiezza è caratterizzabile solo in termini statistici, cioè l'ampiezza del segnale è una variabile aleatoria;
Un segnale può anche essere periodico o non periodico, si dice periodico quando una parte di questo si ripete nel tempo ugualmente. La parte che si ripete viene detta periodo.
Rapporto segnale/rumore
Nell'ambito di una trasmissione dati reale attraverso un sistema di telecomunicazione o un qualsiasi sistema elettronico al segnale si associa sempre del rumore, almeno quello di tipo termico, così che acquista importanza ai fini della rilevazione del segnale informativo il rapporto segnale/rumore: tanto maggiore è tale rapporto tanto più il segnale informativo trasmesso è puro e facilmente decodificabile, tanto più è basso tale rapporto tanto più il segnale informativo è corrotto dal rumore e più facilmente si commettono errori in fase di decodifica.
Applicazioni
Dal punto di vista applicativo per segnale elettrico si può intendere:
Tipicamente nei primi due casi si tratta di segnali contenenti informazione e di bassa potenza elettrica, negli altri tre casi si tratta invece di segnali che non contengono informazione, ma che trasportano potenza elettrica sotto forma di correnti elettriche fino agli utilizzatori finali alimentando carichi elettrici.
