Fundamentos Digitales

Páginas: 39 (9628 palabras) Publicado: 11 de abril de 2011
RFACES ENTRE EL MUNDO DIGITAL Y EL ANALÓGICO
En el Capitulo 1 se han descrito brevemente las magnitudes analógicas y digitales y se apuntaron las diferencias entre ellas. Algunas veces, las magnitudes analógicas se denominan magnitudes del mundo real\ ya que la mayoría de las magnitudes físicas que resulta interesante medir son analógicas por naturaleza. Muchas aplicaciones de computadoras yotros sistemas digitales requieren como entrada magnitudes del mundo real, tales como la temperatura, velocidad, posicióny presión y fuerza. Las magnitudes del mundo real pueden incluso abarcar imágenes gráficas. También, frecuentemente} los sistemas digitales deben generar salidas para controlar las magnitudes del mundo real
Al finalizar esta secciónf el lector deberá ser capaz de:
* Definir unamagnitud analógica. ■ Enunciar el propósito de la conversión analógico- digital., » Enunciar el propósito de la conversión digital-analógica. ■ Proporcionar ejemplos de ambos tipos de conversión, analógico-digital y digital-analógica.
Señales analógicas y digitales
Una magnitud analógica es aquella que tiene valores continuos dentro de un determinado rango, a diferencia de un conjunto de valoresdiscretos para el caso de las señales digitales. Para ilustrar la diferencia entre la representación analógica y digital de una magnitud, tomemos el caso de una tensión que varía en el rango de 0 V a +15 V. La representación analógica de esta magnitud toma todos los valores entre 0 y +15 V, lo que constituye un rango infinito de valores.
En el caso de una representación digital de la tensiónempleando un código binario de 4 bits, sólo se pueden definir dieciséis valores. Para representar más valores entre 0 y +15 deben utilizarse más bits en el código digital. Por tanto, una magnitud analógica se puede representar con un cierto grado de precisión utilizando un código digital, que representa valores discretos específicos dentro del rango. En la Figura 13.1 se ilustra este concepto, dondela función analógica mostrada es una curva que varía suavemente tomando valores entre 0 y +15 V. Si se usa un código de 4 bits para representar esta curva, cada número binario representa un punto discreto de la curva.
La tensión representada sobre la curva de la Figura 13.1 se mide o muestrea en cada uno de los treinta y cinco intervalos iguales. La tensión en cada uno de estos intervalos serepresenta mediante un código de 4 bits, tal y como se indica. En esta situación, se tiene una serie de números binarios que representan distintos valores de tensión a lo largo de la curva analógica. Ésta es la idea fundamental de la conversión analógico-digital (A/D).
Se puede reconstruir una aproximación de la función analógica de la Figura 13.1 por medio de la secuencia de números digitales que seha generado. Obviamente, habrá algunos errores en esta reconstrucción, ya que sólo se representan ciertos valores (en este ejemplo, treinta y seis) y no el conjunto de valores continuos. Si todos los valores digitales de los treinta y seis puntos se llevan a la gráfica de la Figura 13.2, se obtiene la función reconstruida. Como puede verse, la gráfica sólo se aproxima a la curva original, dado quelos valores entre los puntos se desconocen. Se puede aumentar la precisión muestreando más frecuentemente la curva y aumentando el número de bits utilizados para representar el valor de cada muestra.
Ejemplos de aplicación
Para realizar la interfaz entre los mundos analógico y digital se requieren dos procesos básicos que son: la conversión anaiógico-digital (A/D) y la conversión digital-analógica (D/A). Los siguientes tres ejemplos de sistemas ilustran las aplicaciones de estos procesos de conversión.
Termostato electrónico. En la Figura 13,3 se presenta el diagrama de bloques simplificado de un termostato electrónico. El sensor de temperatura de la habitación produce una tensión analógica proporcional a la temperatura. Esta tensión se incrementa mediante el amplificador lineal y...
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