Source: https://www.slideshare.net/anaitzai/conversion-de-tipos-de-seal
Timestamp: 2017-04-30 18:36:13+00:00

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Ittza Ibañez, Working
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UNIDAD:TERCERA UNIDADFECHA DE ENTREGALUNES 15 DE ABRIL DEL 2013ALUMNO:ITZAYANA PÉREZIBÁÑEZ11350512SILVIA JORGE SANTANA11350FÁTIMA MARTÍNEZ LÓPEZ11350516TRABAJO:ANÁLISIS DEL PROCESO DE CONVERSIÓN DEDIGITAL A ANALÓGICO Y VICEVERSANOMBRE DEL DOCENTEMARÍA DE LOS ÁNGELESMARTÍNEZ MORALESESPECIALIDADINGENIERIA ENINFORMATICA 2.
2CONVERSIÓN DE ANALÓGICO -DIGITALEn la conversión de una señal se requieren dos condiciones: por un lado, se tratade reducir al máximo la ocupación del canal de transmisión, para permitir lautilización por parte de otras señales, es necesario que la técnica de digitalizaciónutilizada permita una reproducción de buena calidad de la señal de origen.Una señal analógica es aquella cuya amplitud (típicamente tensión de una señalque proviene de un transductor y amplificador) puede tomar en principio cualquiervalor, esto es, su nivel en cualquier muestra no está limitado a un conjunto finitode niveles predefinidos como es el caso de las señales cuantificadas.En cambio, una señal digital es aquella cuyas dimensiones (tiempo y amplitud)no son continuas sino discretas, lo que significa que la señal necesariamente hade tomar unos determinados valores fijos predeterminados en momentos tambiéndiscretos.La digitalización o conversión analógica-digital (conversión A/D) consistebásicamente en realizar de forma periódica medidas de la amplitud (tensión) deuna señal (por ejemplo, la que proviene de un micrófono si se trata de registrarsonidos, de un sismógrafo si se trata de registrar vibraciones o de una sonda deun osciloscopio para cualquier nivel variable de tensión de interés), redondear susvalores a un conjunto finito de niveles preestablecidos de tensión (conocidos comoniveles de cuantificación) y registrarlos como números enteros en cualquier tipo dememoria o soporte. La conversión A/D también es conocida por el acrónimoinglés ADC (analogue to digital converter).En esta conversión están patentes los tres procesos que intervienen en laconversión analógica-digital: 3.
3PAM: Modulación por amplitud de pulsos o Pulse Amplitude - Modulation,es la más sencilla de las modulaciones digitales. Consiste encambiar la amplitud de una señal, de frecuencia fija, en función delsímbolo a transmitir.PCM (Modulación por Pulsos Codificados) La técnica PCM, que es la codificación de una señal, es hoyampliamente utilizada en la codificación vocal, y en el valor numéricode 64 Kbits/s a ella asociado es un número clave en la transmisióntelefónica. Se observara, a continuación, como funciona este tipo demodulación.Se realiza por tres pasos: Muestreo Cuantificación CodificaciónMuestreoNyquist concluyo que muestras tomadas en intervalos regulares de tiempopueden ser usadas para transmitir una señal. Una señal continua que no contengacomponentes espectrales mayores que la frecuencia B está determinada en formaúnica por sus valores en intervalos uniformes menores a 1/2B. Expresado entérminos de frecuencia, establece que la "frecuencia de muestreo debe ser mayoro igual al doble de la frecuencia máxima de la señal muestreada“- Tomando la voz humana como ejemplo, se tiene:* fs= 2fmaxDonde:fmax= 4kHz Banda de la voz humana 4.
4Por lo tanto, las muestras se tomarían a un intervalo de tiempo de 125us.Ts=1/[2(fmax)]CuantizaciónRepresenta la amplitud de un muestra por la amplitud del nivel discreto máscercano. Cada valor de muestra tendrá que ser representado por un código. Elnúmero de niveles de cuantización "M" está estrechamente relacionado con elnúmero de bits "n" que son necesarios para codificar una señal. En casosprácticos se usan 8 bits para codificar cada muestra, por lo tanto se tiene:M=2= 256 nivelesCodificaciónDespués de ser cuantizada, la muestra de entrada, está limitada a 256 valoresdiscretos. La mitad de estas son muestras codificadas positivas, la otra mitad sonmuestras codificadas negativas. Existen muchos códigos diferentes:-Natural.- Simétrico.Muestreo de la señal analógicaPara convertir una señal analógica en digital, el primer paso consiste en realizarun muestreo (sampling) de ésta, o lo que es igual, tomar diferentes muestras detensiones o voltajes en diferentes puntos de la onda senoidal.Cuantización de la señal analógicaUna vez realizado el muestreo, el siguiente paso es la cuantización(quantization) de la señal analógica. Para esta parte del proceso los valorescontinuos de la sinusoide se convierten en series de valores numéricos decimalesdiscretos correspondientes a los diferentes niveles o variaciones de voltajes quecontiene la señal analógica original.Codificación de la señal en código binario 5.
5Después de realizada la cuantización, los valores de las tomas de voltajes serepresentan numéricamente por medio de códigos y estándares previamenteestablecidos. Lo más común es codificar la señal digital en código numéricobinario.VENTAJAS: No introduce ruidos en la transmisión. Se guarda y procesa mucho más fácilmente que la analógica. Posibilita almacenar grandes cantidades de datos en diferentes soportes Permite detectar y corregir errores con más facilidad. Las grabaciones no se deterioran con el paso del tiempo como sucede conlas cintas analógicas. Permite realizar regrabaciones sucesivas sin que se pierda ningunageneración y, por tanto, calidad. Permite la compresión para reducir la capacidad de almacenamiento. Facilita la edición visual de las imágenes y del sonido en un ordenador ocomputadora personal, utilizando programas apropiados. El rayo láser que graba y reproduce la información en CDs y DVDs nuncallega a tocar físicamente su superficie.No la afecta las interferencias atmosféricas (estática) ni de otro tipo cuando setransmite por vía inalámbrica, como ocurre con las transmisiones analógicas.DESVENTAJAS: Para su transmisión requiere un mayor ancho de banda en comparacióncon la analógica. 6.
6 La sincronización entre los relojes de un transmisor inalámbrico digital y elreceptor requiere que sea precisa, como ocurre con el GPS (GlobalPositioning System - Sistema de Posicionamiento Global).Las transmisiones de las señales digitales son incompatibles con las instalacionesexistentes para transmisiones analógicas.EJEMPLO:La música en el formato digital se almacena en el CD. Un sistema óptico de diodosláser lee los datos digitales del disco cuando éste gira y los transfiereal conversor digital-analógico. Este transforma los datos digitales en una señalanalógica que es la reproducción eléctrica de la música original. Esta señal seamplifica y se envía al altavoz para poder disfrutarla.Cuando la música original se grabó en el CD se utilizó un proceso queesencialmente, era el inverso del descrito aquí, y que utilizaba un conversoranalógico-digital.CONVERSIÓN DE DIGITAL A ANALÓGICA(DAC)La conversión o modulación de digital a analógico, esel proceso de cambiar una característica de una señalde base analógica en información basada en una señaldigital de ceros y unos. 7.
7Una onda seno se define por tres características: amplitud, frecuencia yfase.Cuando se cambian cualquiera de estas características, se crea una segundaversión de esta onda.Existen mecanismos para modular datos digitales en señales analógicas.Modulación por desplazamiento de amplitud(ASK),modulación por desplazamientode frecuencia(FSK) y modulación por desplazamiento de fase(PSK), además hayun cuarto mecanismo y mejor que combina cambios en fase y amplitud y que sedenomina modulación de amplitud en cuadratura(QAM).Esta última es la más eficiente de estas opciones y es el mecanismo que se usaen todos los módems modernos.En la modulación de digital a analógico, hay que definir dos aspectos básicos:tasa de bit/baudios y señal portadora.TASA DE BITS/BAUDIOS:estos se usan frecuentemente en la transmisión dedatos. La tasa de bits es el número de bits transmitidos durante un segundo.LA TASA DE BAUDIOS: esta indica el número de unidades de señal por segundonecesarias para representar estos bits.En si la tasa de bits es el numero de bits por segundo. La tasa de baudios es elnúmero de unidades de señal por segundo. La tasa de baudios es menor o igualque la tasa de bits.SEÑAL PORTADORA:en la transmisión analógica, el dispositivo emisor produceuna señal de información. El dispositivo quela recibe esta ajustado para lafrecuencia de la señal portadora que espera del emisor.RESOLUCIÓN DE UN DACSe define como la mínima variación que puede ocurrir en la salidaanalógica como resultado de un cambio en la entrada digital. En el casoanterior, se observa que la resolución es de 1V. Aunque la resoluciónpuede expresarse como la cantidad de voltaje o corriente por etapa,resulta más útil expresarla como un porcentaje de la salida de escala 8.
8completa. El DAC descrito en la tabla tiene una escala de 15 - 0 = 15V,el tamaño de la etapa es de 1V (la etapa es el cambio de la señal desalida ante un cambio de la señal de entrada de un valor a otroconsecutivo).La expresión que define a la resolución de un DAC es la siguiente:DAC construido con un amplificador operacionalExisten varios métodos y circuitos para producir para producir laoperación D/A que se ha descrito. Uno de ellos es el que se muestra enla figura anterior. Las entradas A, B, C y D son entradas binarias que sesuponen tienen valores 0V o 5V. El amplificador operacional sirve comoamplificador sumador, el cual produce la suma con valor asignado deestos voltajes de entrada.La expresión que describe la operación de este DAC es la siguiente:Vout = -( Rf/R1 Vd + Rf/R2 Vc + Rf/R3 Vb + Rf/R4 Va )ESPECIFICACIONES DACSe dispone de una amplia variedad de DAC como circuitos integrados obien como paquetes encapsulados autocontenidos. Uno debe estarfamiliarizado con las especificaciones más importantes de los fabricantesa fin de evaluar un DAC en una determinada aplicación.ResoluciónComo se mencionó antes, la resolución porcentual de unDAC depende únicamente del número de bits. Por esta razón, losfabricantes por lo general especifican una resolución de DAC como elnúmero de bits. Un DAC de 10 bits tiene una resolución más sensible(mayor exactitud) que uno de 8 bits. 9.
9- Precisión Los fabricantes de DAC tienen varias maneras de especificarla precisión o exactitud. Las dos más comunes se las llama Error deEscala Completay Error de Linealidad,que normalmente se expresancomo un porcentaje de la salida de escala completa del convertidor(%FS).El error de escala completa es la máxima desviación de la salida delDACde su valor estimado (teórico).E1 error de linealidad es la desviación máxima en el tamaño de etapadel teórico. Algunos de los DAC más costosos tienen errores de escalacompleta y de linealidad en el intervalo 0.01% - 0.1%.-Tiempo de respuestaLa velocidad de operación de un DAC seespecifica cómo tiempo de respuesta, que es el tiempo que se requierepara que la salida pase de cero a escala completa cuando la entradabinaria cambia de todos los ceros a todos los unos. Los valores comunesdel tiempo de respuesta variarán de 50ns a 10 s. En general, los DACcon salida de corriente tendrán tiempos de respuesta más breves queaquellos con una salida de voltaje. Por ejemplo, el DAC 1280 puedeoperar como salida de corriente o bien de voltaje. Su tiempo derespuesta a su salida es 300ns cuando se utiliza salida de corriente2.5 s cuando se emplea salida de voltaje. El DAC 1280 es unconvertidor D/A construido con un amplificador sumador.-Voltaje de balanceEn teoría, la salida de un DAC serácerovoltioscuando la entrada binaria es todos los ceros. En la práctica, habrá unvoltaje de salida pequeño producido por el error de desbalance delamplificador del DAC. Este desplazamiento es comúnmente 0.05% FS.Casi todos los DAC con voltaje tendrán una capacidad de ajuste debalance externo que permite eliminar el error de desbalance. 10.
10APLICACIONES DE LOS DAC’S Las aplicaciones más significativas del DAC son;1) En instrumentación y control automático, permiten obtener, de uninstrumento digital, una salida analógica para propósitos de graficación,indicación o monitoreo, alarma, etc.2) El control por computadora de procesos ó en la experimentación, serequiere de una interface que transfiera las instrucciones digitales de lacomputadora al lenguaje de los actuadores del proceso que normalmentees analógico.En comunicaciones, especialmente en cuanto se refiere a telemetría ótransmisión de datos, se traduce la información de los transductores de formaanalógica original, a una señal digital, la cual resulta mas adecuada para latransmisión. Hay que definir qué tan exacta será la conversión entre la señal analógica yla digital, para lo cual se define la resolución que tendrá. La resolución se define de dos maneras:1) Primero se define el número máximo de bits de salida. Este dato permitedeterminar el número máximo de combinaciones en la salida digital. Estenúmero máximo está dado por: 2ndonde n es el número de bits.2) También la resolución se entiende como el voltaje necesario (señalanalógica) para lograr que en la salida (señal digital) haya un cambio del bitmenos significativo. (LSB) Para hallar la resolución se utiliza la siguiente fórmula:Resolución = VoFS / [2n- 1] Donde:- n = número de bits del ADC 11.
11- VoFS = es el voltaje que hay que poner a la entrada del convertidor paraobtener una conversión máxima (todas las salidas son "1")El DAC más sencillo que se puede concebir consta simplemente de una tensiónde referencia y de un grupo de resistencias que se conectan o no de acuerdo alestado de un interruptor asociado.La tensión de salida del amplificador operacional viene dada por:Donde:Vo: Es la tensión de salida de operacional.VREF: Es la tensión de referencia.Rr: Es la resistencia de realimentación del amplificador operacional.S0, S1, S2, S3 son los valores lógicos (0 o 1) de los correspondientes bits.Ejemplo:Cuando se transmiten datos de una computadora a otra a través de una redtelefónica publica, los datos originales son digitales, pero debido a que los cablestelefónicos transportan señales analógicas, es necesario convertir dichos datos. 12.
12BIBLIOGRAFÍA(s.f.). CONVERSION ANALIGICO.DIGIGTAL.CONVERSION DIGITAL ANALOGICA. (s.f.). Obtenido dehttp://fing.uncu.edu.ar/catedras/industrial/electronica/archivos/electronica/tema7r.pdfCONVESION DIGITAL ANALOGICA. (s.f.). Obtenido dehttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:20070822klpingtcn_134.Ges.SCO.pngCONVESIONES DIGITALES. (s.f.). Obtenido dehttp://www.ecured.cu/index.php/Conversi%C3%B3n_Digital_Anal%C3%B3gicaDIGITAL ANALOGICA. (s.f.). Obtenido dehttp://www.ingenierias.ugto.mx/profesores/ljavier/documentos/Lec01%20-%20Teorema%20de%20Muestreo.pdf Recommended

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