CONVERSIÓN ANALÓGICA DIGITALCONVERSIÓN DIGITAL ANALÓGICA

CONVERSIÓN ANALÓGICA A ANALÓGICA

Codificación y Modulación

Introducción

En Este trabajo encontrara la forma en que una señal analógica pasa ha ser señal digital o una señal digital pasa a ser señal analógica

Codificación y Modulacion

Conversión Analógico-DigitalConversión Analógico-AnalógicoConversión Digital -Analógico

Conversión Analógico-Digital

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

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PCM (Modulación por Pulsos Codificados)

- Se Realiza Por Tres Pasos1) 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 esta 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)]

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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.

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ADC (Analog to-Digital Converter - Conversor Analógico Digital, Efectúa siguientes pasos

Muestreo de la señal analógicaPara 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.

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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.

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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.

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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:a) Los medios no guiados necesitan una mayor frecuencia para una transmisión más efectiva. b) La modulación permite la multiplexación por división de frecuencias. Las técnicas de modulación de datos analógicos son:1. 1) Modulación en Amplitud (AM) 2. 2) Modulación en Frecuencia (FM) 3. 3) Modulación en Fase (PM)  Datos Analógicos, Señales Digitales Es más 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: 

a) Modulación por Codificación de impulsos b) Modulación delta

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Tambien 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; 1)En instrumentación y control automático, permiten

obtener, de un instrumento digital, una salida analógica para propósitos de graficación, indicación o monitoreo, alarma, etc.

2)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. 

3)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.

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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:1) 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: 2n donde n es el número de bits.

2) 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 / [2n - 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")

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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

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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.