Analisis
0 recomendaciones303 vistas
Este documento explica el proceso de conversión de señales analógicas a digitales y viceversa. La conversión analógico a digital implica muestreo, cuantización y codificación de la señal, mientras que la conversión digital a analógica usa un convertidor digital-analógico. Las ventajas de las señales digitales incluyen mayor facilidad de almacenamiento, transmisión y detección de errores, mientras que las desventajas son el mayor ancho de banda requerido y la necesidad de sincronización prec
![3
ANÁLISIS DEL PROCESO EN LA CONVERSIÓN DE SEÑAL
ANALÓGICA O DIGITAL Y VICEVERSA
Conversión Analógico-Digital PAM: Modulación por amplitud de pulsos o
Pulse Amplitudes - 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
Conversión Analógico-Digital PCM (Modulación por Pulsos Codificados) - Se
Realiza Por Tres Pasos Muestreo Nyquist concluyo que muestras tomadas en
intervalos regulares de tiempo pueden ser usadas para transmitir una señal.
Una señal continua que no contenga componentes espectrales mayores que la
frecuencia B está determinada en forma única por sus valores en intervalos
uniformes menores a 1/2B. 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 Por
lo tanto, las muestras se tomarían a un intervalo de tiempo de 125us.
Ts=1/[2(fmax)]
Conversión Analógico-Digital 2) Cuantización Representa la amplitud de un
muestra por la amplitud del nivel discreto más cercano. Cada valor de muestra
tendrá que ser representado por un código. El numero de niveles de
cuantización "M" esta estrechamente relacionado con el numero de
bits "n" que son necesarios para codificar una señal. En casos
prácticos se usan 8 bits para codificar cada muestra, por lo tanto se tiene:
M=2= 256 niveles 3) Codificación Después de ser cuantizada, la muestra de
entrada, esta limitada a 256 valores discretos. La mitad de estas son muestras
codificadas positivas, la otra mitad son muestras codificadas negativas. Existen
muchos códigos diferentes: - Natural. - Simétrico.](https://image.slidesharecdn.com/analisis-130422195932-phpapp01/85/Analisis-3-320.jpg)
![5
concreto referirse a este proceso como la conversión de datos analógicos a
datos digitales: este proceso se denomina también digitalización. El
dispositivo que se utiliza para la conversión de los datos analógicos en
digitales, y que posteriormente recupera los datos analógicos iniciales de los
digitales se denomina CODEC (codificador - decodificador). Existen dos
técnicas utilizadas por el CODEC que son: Modulación por Codificación de
impulsos Modulación delta
Conversión Digital Analógico También Digital to Analogue Converter es
un dispositivo para convertir datos digitales en señales de corriente o de
tensión analógica. APLICACIONES 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. El control por computadora de
procesos ó en la experimentación , se requiere de una interface que transfiera
las instrucciones digitales de la computadora al lenguaje de los actuadores del
proceso que normalmente es analógico. En comunicaciones, especialmente en
cuanto se refiere a telemetría ó transmisión de datos, se traduce la información
de los transductores de forma analógica original, a una señal digital, la cual
resulta mas adecuada para la transmisión.
Conversión Digital Analógico Hay que definir qué tan exacta será la conversión
entre la señal analógica y la digital, para lo cual se define la resolución que
tendrá. La resolución se define de dos maneras: 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")
Conversión Digital Analógico 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
Conversión Digital Analógico 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.](https://image.slidesharecdn.com/analisis-130422195932-phpapp01/85/Analisis-5-320.jpg)
Analisis
- 1. 1 INSTITU TO TECNOLOGICO DE TU XTEPEC INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC ASIGNATURA: FUNDAMENTOS DE TELECOMNICACIONES UNIDAD 3: SISTEMA DE COMUNICACIÓN TEMA: ANÁLISIS DEL PROCESO EN LA CONVERSIÓN DE SEÑAL ANALÓGICA O DIGITAL Y VICEVERSA. ALUMNOS: LUIS CARLOS DIAZ MORA ADRIAN CABRERA LÓPEZ RODRIGO DIONICIO FELIPE E-MAIL: JEERIIMIIZ@HOTMAIL.COM CARISMA-C.RONALDO10@HOTMAIL.COM JENER_11@HOTMAIL.COM CATEDRÁTICO: LIC. MARIA DE LOS ANGELES MARTINEZ MORALES TUXTEPEC, OAX. 22 DE ABRIL DEL 2013 S.E.P. D.G.E.S.T. S.E.I.T.
- 2. 2 INTRODUCCION La conversión analógica a digital es el proceso por el cual se convierten señales continuas a números digitales discretos. La operación inversa es conocida como conversión digital a analógica. Para convertir una señal analógica a una digital la señal tiene que pasar por los procesos de muestro, cuantización y codificación. El principio de funcionamiento de las computadoras está basado en el mundo de la lógica binaria de los circuitos en los que sólo son tenidos en cuenta dos niveles de tensión: el nivel alto que se hace corresponder matemáticamente en la lógica positiva a un uno y el nivel bajo que se hace corresponder a un cero. Con estos dos niveles funcionan la totalidad operacional de los microprocesadores, periféricos, computadoras personales. Los programas son también transformados en último término a ceros y unos para ser introducidos en memoria. De lo dicho se deduce que difícilmente una computadora podría tomar contacto con el amplio mundo analógico que la rodea, por ejemplo, para procesar temperaturas, tensiones o cualquier otro parámetro analógico, con un número indeterminado de niveles; de ahí la necesidad de la conversión analógico-digital o digital-analógica como paso intermedio o interfaz entre el mundo de lo lógico y el mundo de lo analógico.
- 3. 3 ANÁLISIS DEL PROCESO EN LA CONVERSIÓN DE SEÑAL ANALÓGICA O DIGITAL Y VICEVERSA Conversión Analógico-Digital PAM: Modulación por amplitud de pulsos o Pulse Amplitudes - 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 Conversión Analógico-Digital PCM (Modulación por Pulsos Codificados) - Se Realiza Por Tres Pasos Muestreo Nyquist concluyo que muestras tomadas en intervalos regulares de tiempo pueden ser usadas para transmitir una señal. Una señal continua que no contenga componentes espectrales mayores que la frecuencia B está determinada en forma única por sus valores en intervalos uniformes menores a 1/2B. 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 Por lo tanto, las muestras se tomarían a un intervalo de tiempo de 125us. Ts=1/[2(fmax)] Conversión Analógico-Digital 2) Cuantización Representa la amplitud de un muestra por la amplitud del nivel discreto más cercano. Cada valor de muestra tendrá que ser representado por un código. El numero de niveles de cuantización "M" esta estrechamente relacionado con el numero de bits "n" que son necesarios para codificar una señal. En casos prácticos se usan 8 bits para codificar cada muestra, por lo tanto se tiene: M=2= 256 niveles 3) Codificación Después de ser cuantizada, la muestra de entrada, esta limitada a 256 valores discretos. La mitad de estas son muestras codificadas positivas, la otra mitad son muestras codificadas negativas. Existen muchos códigos diferentes: - Natural. - Simétrico.
- 4. 4 Conversión Analógico-Digital ADC (Analog to-Digital Converter - Conversor Analógico Digital, Efectúa siguientes pasos Muestreo de la señal analógica Para convertir una señal analógica en digital, el primer paso consiste en realizar un muestreo (sampling) de ésta, o lo que es igual, tomar diferentes muestras de tensiones o voltajes en diferentes puntos de la onda senoidal. Cuantización de la señal analógica Una vez realizado el muestreo, el siguiente paso es la cuantización (quantization) de la señal analógica. Para esta parte del proceso los valores continuos de la sinusoide se convierten en series de valores numéricos decimales discretos correspondientes a los diferentes niveles o variaciones de voltajes que contiene la señal analógica original. Codificación de la señal en código binario Después de realizada la cuantización, los valores de las tomas de voltajes se representan numéricamente por medio de códigos y estándares previamente establecidos. Lo más común es codificar la señal digital en código numérico binario. Conversión Analógico-Digital 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. Conversión Analógico-Digital 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 Analógico-Analógico Modulación en Amplitud (AM) Uso de una frecuencia portadora Modulación en Frecuencia (FM) Espectro de frecuencias Una emisora utiliza 200Khz de banda Modulación en fase (PM) Similar a FM Para la transmisión de señales analógicas mediante modulación analógica existen 2 razones: Los medios no guiados necesitan una mayor frecuencia para una transmisión más efectiva. La modulación permite la multiplexación por división de frecuencias. Las técnicas de modulación de datos analógicos son: 1) Modulación en Amplitud (AM) 2) Modulación en Frecuencia (FM) 3) Modulación en Fase (PM) Datos Analógicos, Señales Digitales Es más
- 5. 5 concreto referirse a este proceso como la conversión de datos analógicos a datos digitales: este proceso se denomina también digitalización. El dispositivo que se utiliza para la conversión de los datos analógicos en digitales, y que posteriormente recupera los datos analógicos iniciales de los digitales se denomina CODEC (codificador - decodificador). Existen dos técnicas utilizadas por el CODEC que son: Modulación por Codificación de impulsos Modulación delta Conversión Digital Analógico También Digital to Analogue Converter es un dispositivo para convertir datos digitales en señales de corriente o de tensión analógica. APLICACIONES 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. El control por computadora de procesos ó en la experimentación , se requiere de una interface que transfiera las instrucciones digitales de la computadora al lenguaje de los actuadores del proceso que normalmente es analógico. En comunicaciones, especialmente en cuanto se refiere a telemetría ó transmisión de datos, se traduce la información de los transductores de forma analógica original, a una señal digital, la cual resulta mas adecuada para la transmisión. Conversión Digital Analógico Hay que definir qué tan exacta será la conversión entre la señal analógica y la digital, para lo cual se define la resolución que tendrá. La resolución se define de dos maneras: 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") Conversión Digital Analógico 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 Conversión Digital Analógico 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.
- 6. 6 CONCLUSION Con el avance de la tecnología el mundo digital ha ganado gran terreno no sólo en las comunicaciones, donde su avance es más notorio, si no en equipos tan simples como una cámara de fotos o un microondas, pues nos brinda una mayor seguridad, ya que es más fácil controlar un estado lógico como lo es un bit, a una señal que varía en el tiempo. Además es menos susceptible a ruidos que distorsionan la señal haciéndola menos clara y resulta más sencilla de manipular. Todo ello nos brinda una mayor performance obteniendo claridad en el lenguaje. Pero todavía no se ha logrado reemplazar en forma total a la señal analógica, ya que está presente en algo tan natural como lo es la voz humana. Por ello, es fundamental utilizar convertidores analógicos-digitales y digitales- analógicos. En la medida en que este proceso de conversión aumente su calidad, nos encontraremos en un mundo donde la voz humana ampliará su campo de acción e irá reemplazando los distintos dispositivos de entrada mecánicos, como por ejemplo el teclado.