Tecnicas Digitales

Técnicas digitales

Conversores analógico-digital

Introducción

El desarrollo de los circuitos digitales, especialmente con la aparición de los microprocesadores, ha impulsado la sustitución de muchas técnicas analógicas por otras digitales.

Sin embargo, las magnitudes que se obtienen del mundo en que vivimos son parámetros físicos como la temperatura, la presión, etc., que vienendeterminados por señales analógicas, mientras que en nuestros circuitos están procesadas por señales digitales. De ahí la necesidad de tener unos circuitos que nos permitan esta transformación de señales.

La conversión analógica-digital (CAD) consiste en la transcripción de señales analógicas en señales digitales, con el propósito de facilitar su procesamiento (codificación, compresión, etc.) yhacer la señal resultante (la digital) más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas.

Diferencia entre señales analógicas y digitales.

Una señal analógica es aquella cuya amplitud (típicamente tensión de una señal que proviene de un transductor y amplificador) puede tomar en principio cualquier valor, esto es, su nivel en cualquier muestra no estálimitado a un conjunto finito de niveles predefinidos como es el caso de las señales cuantificadas.

Esto no quiere decir que se traten, en la práctica, de señales de infinita precisión (un error muy extendido): las señales analógicas reales tienen todas un ruido que se traduce en un intervalo de incertidumbre. Esto quiere decir que obtenida una muestra de una señal analógica en un instantedeterminado, es imposible determinar cuál es el valor exacto de la muestra dentro de un intervalo de incertidumbre que introduce el ruido. Por otro lado, si se pudiera registrar con precisión infinita una señal analógica significaría, de acuerdo con la Teoría de la Información, que ese medio serviría para registrar infinita información; algo totalmente contrario a las leyes físicas fundamentales denuestro universo y su relación con la entropía de Shannon.

En cambio, una señal digital es aquella cuyas dimensiones (tiempo y amplitud) no son continuas sino discretas, lo que significa que la señal necesariamente ha de tomar unos determinados valores fijos predeterminados en momentos también discretos.

Las señales analógicas no se diferencian, por tanto, de las señales digitales en suprecisión (precisión que es finita tanto en las analógicas como en las digitales) o en la fidelidad de sus formas de onda (distorsión). Con frecuencia es más fácil obtener precisión y preservar la forma de onda de la señal analógica original (dentro de los límites de precisión impuestos por el ruido que tiene antes de su conversión) en las señales digitales que en aquéllas que provienen de soportesanalógicos, caracterizados típicamente por relaciones señal a ruido bajas en comparación.

Conversores analógicos / digitales.

Los conceptos de analógico y digital se conocen desde hace bastantes años. Como ya hemos mencionado, la mayoría de la información existente es la analógica, lo que significa que sufre una variación continua en amplitud a lo largo del tiempo.

No ocurre lo mismo con lainformación digital, ya que es bastante difícil encontrarla en la naturaleza y, posiblemente los pocos pasos que encontremos pueden llevar a confusión. Sin embargo, podemos poner como ejemplos “lleno y vacío”, “vida y muerte”, que son valores perfectamente diferenciados y solo admiten un numero finito de estados en un intervalo finito de tiempo.

Siguiendo con los ejemplos de diferenciaciónentre lo analógico y lo digital, podemos mencionar los relojes que, como bien sabemos, pueden pertenecer a una u otra familia. Así, los analógicos se caracterizan por su capacidad de reflejar los infinitos valores del variable tiempo en su recorrido. De manera que para un intervalo finito de tiempo él numero de valores que se han visualizado es infinito.

Los relojes digitales nos darán un número...