sábado, 24 de septiembre de 2011

Proceso de Conversion de Señal Analogica a Digital y Viceversa

Conversión Analógico-Digital


Un filtro RC paso bajo es un circuito formado por un resistor y un capacitor conectados en serie, como se muestra en el gráfico de la izquierda.
El filtro paso bajo permite sólo el paso de frecuencias por debajo de una frecuencia en particular llamada frecuencia de corte (Fc) y elimina las frecuencias por encima de esta frecuencias. Estos filtros RC no son perfectos por lo que se hace el análisis en el caso ideal y el caso real.
La unidad de frecuencia es el: Hertz, Hertzio, ciclo por segundo.





PAM: Modulación por amplitud de pulsos o Pulse Amplitude - Modulation, es la más sencilla de las modulaciones digitales. Consiste en cambiar la amplitud de una señal, de frecuencia fija, en función del símbolo a transmitir.


PCM Solo modula. Para que sea útil (la señal sea realmente digital) hace falta codificar. Esto lo hace PCM PCM (Modulación por Pulsos Codificados) - Se Realiza Por Tres Pasos.


Muestreo



Consta de una entrada y una salida y dispone de una entrada de control, S/H. Si S/H=1, el
circuito se encuentra en muestreo, si S/H=0, entonces se encuentra en retención.




El circuito de muestreo y retencion periodicamente prueba la entrada de informacion analogica y convierte esas muestras en una senal PAM de multinivel.



Cuando se encuentra en muestreo (modo SAMPLE S/H=1), la señal de salida sigue a la señal
de entrada. Por el contrario, si se encuentra en retención (modo HOLD S/H=0), la salida se
mantiene constante en el tiempo e igual al valor de la salida que ésta tuviera en el instante en
que se conmutó de muestreo a retención.


Expresado en términos de frecuencia, establece que la "frecuencia de muestreo debe ser mayor o igual al doble de la frecuencia máxima de la señal muestreada“ - Tomando la voz humana como ejemplo, se tiene : fs= 2fmax Donde: fmax= 4kHz Banda de la voz humana.


CUANTIFICACION Y CODIFICACION

La cuantificación es la conversión de una señal discreta en el tiempo evaluada de forma contínua a una señal discreta en el tiempo discrétamente evaluada. El valor de cada muestra de la señal se representa como un valor elegido de entre un conjunto finito de posibles valores.
Se conoce como error de cuantificación (o ruido), a la diferencia entre la señal de entrada (sin cuantificar) y la señal de salida (ya cuantificada), interesa que el ruido sea lo más bajo posible. Para conseguir esto, se pueden usar distintas técnicas de cuantificación:

  • Cuantificación uniforme



  • Cuantificación logarítmica



  • Cuantificación no uniforme



  • Cuantificación vectorial




  • CODIFICACION

    Es el proceso por el cual la información de una fuente es convertida en símbolos para ser comunicada. En otras palabras, es la aplicación de las reglas de un
    código.
    La codificación consiste en establecer una correspondencia entre cada uno de los símbolos de un alfabeto fuente y una secuencia de símbolos de una alfabeto destino. Al alfabeto destino se le denomina alfabeto código y a cada una de las secuencias de símbolos de este alfabeto que se corresponda con un símbolo del alfabeto fuente se denomina palabra de código.


    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 con las cintas analógicas.
    Permite realizar regrabaciones sucesivas sin que se pierda ninguna generación 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 o computadora personal, utilizando programas apropiados.
    El rayo láser que graba y reproduce la información en CDs y DVDs nunca llega a tocar físicamente su superficie.
    No la afecta las interferencias atmosféricas (estática) ni de otro tipo cuando se transmite por vía inalámbrica, como ocurre con las transmisiones analógicas.

    Desventajas:

    Para su transmisión requiere un mayor ancho de banda en comparación con la analógica.
    La sincronización entre los relojes de un transmisor inalámbrico digital y el receptor requiere que sea precisa, como ocurre con el GPS ( Global Positioning System - Sistema de Posicionamiento Global).
    Las transmisiones de las señales digitales son incompatibles con las instalaciones existentes para transmisiones analógicas.

    Conversión Digital Analógico

    Tambien Digital to Analogue Converter es un dispositivo para convertir datos digitales en señales de corriente o de tensión analógica. DE LOS DAC’S Las aplicaciones más significativas del DAC son; En instrumentación y control automático, permiten obtener, de un instrumento digital, una salida analógica para propósitos de graficación, indicación o monitoreo, alarma, etc.


    Otra familia de conversores digital analogico se diseño a partir de un conversor digital analógico del tipo R-2R, cuya salida se compara con la tensión a medir mediante un circuito comparador.
    Una pequeña lógica de control varía la señal digital presente en la entrada hasta que la salida del conversor iguala a la tensión a medir.
    La realización más sencilla es utilizar un contador bi-direccional conectado a la entrada del conversor digital analógico.

    Según el comparador indique un valor superior o inferior, se incrementa o decrementa el valor del contador (conversor de seguimiento). Cuando la señal varía más rápidamente que la velocidad del conversor, los datos leídos quedan sistemáticamente por debajo o por arriba del valor correcto. Además, este tipo de conversor tiene que invertir un tiempo considerable hasta que el contador alcanza el valor correcto.

    Muestreo



    Consta de una entrada y una salida y dispone de una entrada de control, S/H. Si S/H=1, el
    circuito se encuentra en muestreo, si S/H=0, entonces se encuentra en retención.

    El circuito de muestreo y retencion periodicamente prueba la entrada de informacion analogica y convierte esas muestras en una senal PAM de multinivel.



    Cuando se encuentra en muestreo (modo SAMPLE S/H=1), la señal de salida sigue a la señal
    de entrada. Por el contrario, si se encuentra en retención (modo HOLD S/H=0), la salida se
    mantiene constante en el tiempo e igual al valor de la salida que ésta tuviera en el instante en
    que se conmutó de muestreo a retención.



    Un filtro RC paso bajo es un circuito formado por una resistor y un capacitor conectados en serie, como se muestra en el gráfico de la izquierda.

    El filtro paso bajo permite sólo el paso de frecuencias por debajo de una frecuencia en particular llamada frecuencia de corte (Fc) y elimina las frecuencias por encima de esta frecuencias. Estos filtros RC no son perfectos por lo que se hace el análisis en el caso ideal y el caso real.
    La unidad de frecuencia es el: Hertz, Hertzio, ciclo por segundo





    RESOLUCION

    Primero se define el número máximo de bits de salida. Este dato permite determinar el número máximo de combinaciones en la salida digital. Este número máximo está dado por: 2 n donde n es el número de bits.
    También la resolución se entiende como el voltaje necesario (señal analógica) para lograr que en la salida (señal digital) haya un cambio del bit menos significativo.
    (LSB) Para hallar la resolución se utiliza la siguiente fórmula:
    Resolución = VoFS / [2 n - 1]
    Donde: - n = número de bits del ADC
    VoFS = es el voltaje que hay que poner a la entrada del convertidor para obtener una conversión máxima (todas las salidas son "1"). El DAC más sencillo que se puede concebir consta simplemente de una tensión de referencia y de un grupo de resistencias que se conectan o no de acuerdo al estado 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.







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