Ingenieria

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SISTEMAS DE PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES

3.1

Introducción al procesamiento digital de señales

Una alternativa para el procesado analógico de señales es el procesado digital. Esta área se
ha desarrollado durante los últimos 30 años gracias a los avances tecnológicos de
procesadores digitales y de la fabricación de circuitos integrados [9].

Un sistema de procesamiento digitalde señales realiza un conjunto de operaciones
sobre una señal.

Una señal se define como una cantidad física que varía con el tiempo, el espacio o
cualquier otra variable independiente; matemáticamente, una señal es una función de una o
más variables independientes.

Una señal analógica es una función definida en un rango

continuo de tiempo en el cual la amplitud puede tomar valorescontinuos, por ejemplo, una
función sinusoidal. Una señal digital es aquella en la cual el tiempo y la amplitud son
discretas (definidas únicamente para determinados valores de tiempo o amplitud).

La señal se ha procesado una vez que se lleva a cabo el conjunto de operaciones en
la misma.

Un sistema de procesamiento digital de señales se puede implementar mediante
software (operacionesmatemáticas especificadas en un programa) o hardware digital
(circuitos lógicos) configurado para llevar a cabo las operaciones deseadas. En general, un
sistema de procesamiento digital de señales se puede implementar como una combinación

de software y de hardware digital, en el cual cada uno ejecuta un determinado conjunto de
funciones [1].

Los procesadores digitales de señales sonmicroprocesadores diseñados para realizar
tareas de procesamiento digital de señales.

El procesamiento digital de señales ha permitido un significativo logro en
aplicaciones como las telecomunicaciones, imágenes médicas, radar y sonar, reproducción
de música de alta fidelidad, entre otros. A
demás, ha facilitado el diseño y la construcción de
equipos altamente sofisticados que realizan complejasfunciones y tareas específicas en
cuanto al tratamiento en tiempo real de señales en forma digital [3].

3.2

Elementos de un sistema de procesamiento digital de señales

El procesamiento digital de señales consiste básicamente de tres pasos: conversión de la
señal analógica en digital, procesamiento de la señal digital y finalmente, conversión de la
señal procesada en una forma analógica.En la Figura 3-1 se muestra el diagrama a bloques
de un sistema de procesamiento digital de señales [10].

Figura 3-1 Diagrama a bloques de un sistema de procesamiento digital de señales

Dado que la amplitud de l señal analógica de entrada varía con el tiempo se usa un
a
circuito Sample-and-Hold (S/H) que muestrea la señal analógica de entrada en intervalos
periódicos de tiempo ymantiene el valor constante muestreado en la entrada del
convertidor análogo-digital para llevar a cabo la conversión digital [10].

La salida del convertidor A/D es una cadena de datos binarios que posteriormente
son procesados por el procesador digital que implementa el algoritmo deseado. La salida
del procesador digital es convertido en señal analógica por el convertidor digital-análogo
(D/A)[9]. El filtro pasabajas a la salida del convertidor D/A elimina los componentes de
frecuencia indeseables para que a la salida se tenga procesada la señal analógica [10].

En la figura 3-2 se muestran las señales resultantes de cada etapa en el
procesamiento digital de señales [10].

Figura 3-2 Formas de onda de las señales en cada etapa del procesamiento digital
( a) señal analógica deentrada, (b) salida del circuito S/H, (c) salida del converti dor A/D, (d) salida del procesador digital, (e)
salida del convertidor D/A y (f) señal analógica de salida.

3.3

Conversión A/D y D/A

Dado que la mayoría de las señales de interés práctico como las señales de voz, biológicas,
sísmicas, radar, sonar y de distintos tipos de comunicación como el audio y video son
analógicas, es...