Digitalizacion
Páginas: 10 (2372 palabras)
Publicado: 6 de febrero de 2013
CAPÍTULO 3 CO VERSIÓ A ALÓGICA - DIGITAL (A/D)
3.1.- Introducción
Las ventajas de los sistemas de comunicaciones digitales pesan más que sus desventajas. Por consiguiente los sistemas digitales son los que predominan actualmente. Cuando una señal de origen analógico se desea transmitir a través de un sistema digital es necesario, primeramente, hacer la conversión a digital.
Figura 3.1.-Necesidad del convertidor A/D
3.2.- Conversión Analógica - Digital
La digitalización o conversión analógica-digital (conversión A/D) consiste básicamente en realizar de forma periódica medidas de la amplitud de la señal (muestreo) y traducirlas a un lenguaje numérico (código binario).
Figura 3.2.- La conversión A/D
La conversión A/D también es conocida por el acrónimo inglés ADC (analogicto digital conversion). Los cuatro procesos que intervienen en la conversión analógica-digital son: Muestreo: El muestreo (en inglés, sampling) consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de la onda. La velocidad con que se toman estas muestras, es decir, el número de muestras por segundo, es lo que se conoce como frecuencia de muestreo. Retención: (En inglés, hold): Las muestras tomadashan de ser retenidas por un circuito de retención, el tiempo suficiente para permitir evaluar su nivel (cuantificación). Desde el punto de vista matemático este proceso no se contempla ya que se trata de un recurso técnico debido a limitaciones prácticas y carece, por tanto, de modelo matemático. Cuantificación: En el proceso de cuantificación se mide el nivel de voltaje de cada una de lasmuestras. En seguida este valor se “redondea” lo cual consiste en asignar un único nivel de salida a un margen de valor de una señal analizada. Incluso en su versión ideal, este proceso añade, como resultado, una señal indeseada: el ruido de cuantificación. Codificación: La codificación consiste en traducir los valores obtenidos durante la cuantificación al código binario. Hay que tener presente que elcódigo binario es el más utilizado, pero también existen otros tipos de códigos que pueden ser utilizados.
Figura 3.3.- Etapas del convertidor A/D
3.3.- PCM
La conversión analógica – digital, como ha sido descrita, corresponde al proceso conocido como modulación por codificación de pulsos (PCM por sus siglas en inglés: pulse code modulation). La PCM tiene mucha aceptación por las ventajasque ofrece: • Los circuitos digitales utilizados son relativamente baratos. • Las señales provenientes de sistemas analógicos se pueden combinar con datos provenientes de sistemas digitales. • Es fácilmente regenerada.
3.4.- El Convertidor Analógico - Digital
3.4.1.- Etapa de Muestreo Describiremos cada etapa del convertidor a partir del desarrollo de los siguientes ejercicios: Ejercicio3.4.1: Obtenga la señal discreta en el tiempo obtenida al muestrear la señal continua de la Figura 3.4 suponiendo una frecuencia de muestreo de 500 Hz y considerando que la primer muestra se toma en t = 0
Figura 3.4.- Señal de entrada al convertidor A/D
Primeramente revisemos algunos conceptos básicos: El muestreo consiste básicamente en realizar medidas de la amplitud de la señal a intervalos detiempo espaciados uniformemente.
Una regla de indudable importancia en el diseño de sistemas de comunicaciones digitales es el Teorema de Muestreo. El teorema de muestreo establece que la razón o frecuencia de muestreo, en un sistema digital, debe ser al menos dos veces la máxima frecuencia de la señal analógica que se está muestreando.
f muestreo ≥ 2 f MAX información La mínima razón demuestreo es normalmente llamada la”Razón de Nyquist”. Resolvamos ahora el ejercicio: De la observación de la señal de entrada concluimos lo siguiente: Frecuencia = 100 Hz T = Periodo de la señal = 1/f T = 1/100 = 0.01 segundos ó T = 10 milisegundos Además: Se tienen 500 muestras por segundo, por lo tanto el tiempo entre muestra y muestra es: T MUESTREO = 1/500 = 2 milisegundos Obviament, con estos...
3.1.- Introducción
Las ventajas de los sistemas de comunicaciones digitales pesan más que sus desventajas. Por consiguiente los sistemas digitales son los que predominan actualmente. Cuando una señal de origen analógico se desea transmitir a través de un sistema digital es necesario, primeramente, hacer la conversión a digital.
Figura 3.1.-Necesidad del convertidor A/D
3.2.- Conversión Analógica - Digital
La digitalización o conversión analógica-digital (conversión A/D) consiste básicamente en realizar de forma periódica medidas de la amplitud de la señal (muestreo) y traducirlas a un lenguaje numérico (código binario).
Figura 3.2.- La conversión A/D
La conversión A/D también es conocida por el acrónimo inglés ADC (analogicto digital conversion). Los cuatro procesos que intervienen en la conversión analógica-digital son: Muestreo: El muestreo (en inglés, sampling) consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de la onda. La velocidad con que se toman estas muestras, es decir, el número de muestras por segundo, es lo que se conoce como frecuencia de muestreo. Retención: (En inglés, hold): Las muestras tomadashan de ser retenidas por un circuito de retención, el tiempo suficiente para permitir evaluar su nivel (cuantificación). Desde el punto de vista matemático este proceso no se contempla ya que se trata de un recurso técnico debido a limitaciones prácticas y carece, por tanto, de modelo matemático. Cuantificación: En el proceso de cuantificación se mide el nivel de voltaje de cada una de lasmuestras. En seguida este valor se “redondea” lo cual consiste en asignar un único nivel de salida a un margen de valor de una señal analizada. Incluso en su versión ideal, este proceso añade, como resultado, una señal indeseada: el ruido de cuantificación. Codificación: La codificación consiste en traducir los valores obtenidos durante la cuantificación al código binario. Hay que tener presente que elcódigo binario es el más utilizado, pero también existen otros tipos de códigos que pueden ser utilizados.
Figura 3.3.- Etapas del convertidor A/D
3.3.- PCM
La conversión analógica – digital, como ha sido descrita, corresponde al proceso conocido como modulación por codificación de pulsos (PCM por sus siglas en inglés: pulse code modulation). La PCM tiene mucha aceptación por las ventajasque ofrece: • Los circuitos digitales utilizados son relativamente baratos. • Las señales provenientes de sistemas analógicos se pueden combinar con datos provenientes de sistemas digitales. • Es fácilmente regenerada.
3.4.- El Convertidor Analógico - Digital
3.4.1.- Etapa de Muestreo Describiremos cada etapa del convertidor a partir del desarrollo de los siguientes ejercicios: Ejercicio3.4.1: Obtenga la señal discreta en el tiempo obtenida al muestrear la señal continua de la Figura 3.4 suponiendo una frecuencia de muestreo de 500 Hz y considerando que la primer muestra se toma en t = 0
Figura 3.4.- Señal de entrada al convertidor A/D
Primeramente revisemos algunos conceptos básicos: El muestreo consiste básicamente en realizar medidas de la amplitud de la señal a intervalos detiempo espaciados uniformemente.
Una regla de indudable importancia en el diseño de sistemas de comunicaciones digitales es el Teorema de Muestreo. El teorema de muestreo establece que la razón o frecuencia de muestreo, en un sistema digital, debe ser al menos dos veces la máxima frecuencia de la señal analógica que se está muestreando.
f muestreo ≥ 2 f MAX información La mínima razón demuestreo es normalmente llamada la”Razón de Nyquist”. Resolvamos ahora el ejercicio: De la observación de la señal de entrada concluimos lo siguiente: Frecuencia = 100 Hz T = Periodo de la señal = 1/f T = 1/100 = 0.01 segundos ó T = 10 milisegundos Además: Se tienen 500 muestras por segundo, por lo tanto el tiempo entre muestra y muestra es: T MUESTREO = 1/500 = 2 milisegundos Obviament, con estos...
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