Muestreador control digital

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RESUMEN

En la presente práctica se construye y pone a prueba un muestreador de señales analógicas, necesario para implementar circuitos de control digital.

Se construyó el circuito haciendo uso de un modulador de ancho de pulso y de un switch electrónico, y se puso a prueba con una señal senoidal, mostrando a la salida la una señal con la misma frecuencia y amplitud pero muestreada.OBJETIVO

Construir un circuito muestreador-retenedor, que muestre una señal senoidal de 10KHz con 15 muestras por ciclo.

TEORÍA

En el contexto del control y las comunicaciones, muestrear una señal implica reemplazar la magnitud continua por una secuencia de números que representan los valores de dicha señal en determinados instantes. Un sistema muestreado es entonces, aquel que, partiendode una señal o magnitud analógica o continua es capaz de generar una secuencia de valores discretos, separados a intervalos de tiempo.

El muestreo es la característica fundamental delos sistemas controlados por computadora dada la naturaleza discreta de estos dispositivos.

Generalmente la señal continua es convertida en una secuencia de números que son procesados por el computador digital.Este da una nueva secuencia de números, los que son convertidos a una señal continua y aplicada al proceso. Este segundo proceso se denomina reconstrucción de la señal.
El muestreo digital es uno de los procesos involucrados en la digitalización de las señales periódicas. Consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de la señal analógica.
[pic]

En las figuras siguientes se muestran unejemplo de señal analógica periódica y un ejemplo de muestreo con impulsos de ancho despreciable. Obsérvese que el valor de las muestras de la segunda figura no han sido aún cuantificadas, esto es, pueden tomar cualquier valor analógico y seguir sin error a la señal original. En esta situación (previa a la cuantificación) este es un proceso reversible.
En toda digitalización, al proceso demuestreo le sigue el de cuantificación (único proceso de la digitalización que introduce error teórico: el error de cuantificación) y el de codificación.

Procesos de la conversión A/D.
[pic]

El intervalo entre muestras debe ser constante. El ritmo de este muestreo, llamado frecuencia o tasa de muestreo determina el número de muestras que se toma en un intervalo de tiempo.
El proceso de muestreono debe ser confundido con el de cuantificación. A diferencia de éste, el muestreo es un proceso que la teoría describe como reversible, esto es, es posible reconstruir la señal en modo exacto a partir de sus muestras siempre que la señal esté limitada en banda y la tasa de muestreo cumpla el criterio de Nyquist. La demostración matemática de esta reversibilidad se basa en el Teorema de muestreode Nyquist-Shannon.
Modulación de ancho de pulso
La modulación de ancho de pulsos (o PWM, de pulse-width modulation en inglés) es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica (por ejemplo sinusoidal u cuadrada).
El ciclo de trabajo de una señal periódica es el ancho relativo de su parte positiva en relación al período. Matemáticamente:
[pic]
D es elciclo de trabajo
τ es el tiempo en que la función es positiva (ancho del pulso)
T es el período de la función
La construcción típica de un circuito PWM se lleva a cabo mediante un comparador con dos entradas y una salida. Una de las entradas se conecta a un oscilador de onda triangular, mientras que la otra queda disponible para la señal moduladora. En la salida la frecuencia esgeneralmente igual a la de la señal triangular y el ciclo de trabajo esta en función de la portadora.
La principal desventaja que presentan los circuitos PWM es la posibilidad de que haya interferencias por generadas por radiofrecuencia. Estas pueden minimizarse ubicando el controlador cerca de la carga y realizando un filtrado de la fuente de alimentación.

CÁLCULO

Para el Pwm

La...
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