Risoluzione e dinamica dei convertitori analogico/digitali

La risoluzione di un convertitore A/D (analogico/digitale) descrive il numero di valori che il convertitore stesso, o il sistema di misura di cui fa parte, riesce a distinguere.

Ma come è legata la risoluzione alla gamma dinamica?

Ricordiamo che l'unità di misura universalmente adottata per la risoluzione è il numero di bit, dove la risoluzione è definita come:

Per esempio, ad una risoluzione di 8 bit corrispondono 256 numeri possibili, ossia 255 livelli tra lo zero e il fondo scala in un conteggio tra 0 e 255. Se ipotizziamo di misurare con tale convertitore una tensione con una gamma di ingresso compresa tra 0 V e 10 V, l'intervallo tra un valore e l'altro è di 10 V / 255 = 0,0392 V.

L'intervallo tra un valore e l'altro, o minimo valore distinguibile, viene anche indicato con la sigla LSB, o Least Significant Bit.

Lo stesso concetto può essere espresso in termini di gamma dinamica, ovvero come rapporto tra il massimo e il minimo valore misurabile, di solito espresso in un'unità logaritmica com il decibel (dB).

Una comune definizione della gamma dimamica è espressa nella seguente formula:

Gamma dinamica = 20 x log₁₀ (Tensione massima / Tensione minima)

Riferendosi all'esempio precedente del convertitore a 8 bit si ottiene:

Gamma dinamica = 20 x log₁₀ (10 V /0,0392 V) = 48,1 dB

Nella tabella seguente sono riportati i risultati dei calcoliriferiti a convertitori di differente risoluzione.

Ricordatevi anche che la risoluzione non equivale alla precisione, uno convertitore ad alta risoluzione potrebbe anche essere meno preciso di un convertitore con una risoluzione più bassa. Meglio prendere come parametro di merito il numero effettivo di bit, o ENOB.