Conversión Analógica Digital
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Conversión Analógica-Digital (CAD)
La operación que permite expresar una propiedad o atributo físico en forma numérica es precisamente la medida. La noción de Magnitud está inevitablemente relacionada con la de medida. Se denominan magnitudes a ciertas propiedades o aspectos observables de un sistema físico que pueden ser expresados en forma numérica. En otros términos, las magnitudes son propiedades o atributos medibles.
La longitud, la masa, el volumen, la fuerza, la velocidad, la cantidad de sustancia son ejemplos de magnitudes físicas. La sinceridad o la amabilidad no son magnitudes, se trata de aspectos cualitativos porque indican cualidad y no cantidad. Las magnitudes varían con el Tiempo en forma continua, como la distancia, la temperatura, la velocidad, etc., que podrían variar muy lento o muy rápido. Estas son muy difíciles de almacenarlas, manipularlas, compararlas, calcular y recuperar información con exactitud, en cambio si esta información analógica se convierte a información digital, se podría manipular sin problema.
Sumario
- 1 Introducción
- 2 Señal Analógica
- 3 Señal Digital
- 4 Ventajas de la Señal Digital
- 5 Desventajas de la Señal Digital
- 6 Conversión Analógica-Digital (CAD)
- 7 Procesos que intervienen en la Conversión Analógica - Digital
- 8 Ventajas de la Conversión Analógica Digital
- 9 Desventajas de la Conversión Analógica Digital
- 10 Enlaces externos
- 11 Fuente
- 12 Véase también
Introducción
La electrónica moderna usa tecnología digital para realizar muchas funciones que antes desempeñaba la electrónica analógica. Un ejemplo muy evidente es el hecho de que la música actualmente se graba en discos compactos (CD), que previamente ha sido convertida a formato digital del original que es el formato analógico.
Señal Analógica
1.Onda sonora con intensidad, tono, timbre y frecuencia determinada. 2.Micrófono. 3.Onda eléctrica analógica después de convertida en impulsos por el micrófono. 4.Salida de la señal eléctrica de audio frecuencia para ser grabada o amplificada localmente.
Señal Digital
Representación gráfica una señal digital integrada por valores discretos binarios de ceros y unos.
Siguiendo con los ejemplos de diferenciación entre 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 determinado de valores que, dependiendo de la precisión del reloj, será diferente. Si por ejemplo, únicamente tiene horas y minutos en un intervalo de sesenta segundos, solo nos visualizara dos valores: el anterior y el siguiente a este. Si, por el contrario, el reloj tuviera también segundos en el mismo intervalo que el anterior, nos mostraría 61 valores.
Ventajas de la Señal Digital
- Cuando una señal digital es atenuada o experimenta perturbaciones leves, puede ser reconstruida y amplificada mediante sistemas de regeneración de señales.
- Cuenta con sistemas de detección y corrección de errores, que se utilizan cuando la señal llega al receptor; entonces comprueban (uso de redundancia) la señal, primero para detectar algún error, y, algunos sistemas, pueden luego corregir alguno o todos los errores detectados previamente.
- Facilidad para el procesamiento de la señal. Cualquier operación es fácilmente realizable a través de cualquier software de edición o procesamiento de señal.
- La señal digital permite la multigeneración infinita sin pérdidas de calidad.
- Es posible aplicar técnicas de compresión de datos sin pérdidas o técnicas de compresión con pérdidas basados en la Codificación perceptual mucho más eficientes que con señales analógicas.
Desventajas de la Señal Digital
- Se necesita una conversión analógica-digital previa y una Decodificación posterior, en el momento de la recepción.
- el un número suficientes de niveles de Cuantificación en el proceso de digitalización influye en la relación señal a ruido.
- Se hace necesario emplear siempre un filtro activo analógico pasa bajo sobre la señal a muestrear con objeto de evitar el fenómeno conocido como aliasing, que podría hacer que componentes de Frecuencia fuera de la banda de interés quedaran registrados como componentes falsos de frecuencia dentro de la banda de interés.
Conversión Analógica-Digital (CAD)
El circuito integrado, conversor analógico digital, es el componente básico para que un ordenador, por ejemplo en un proceso de control automático, pueda realizar la medida de la señal eléctrica analógica, que varia de forma continua en el tiempo, suministrada por el elemento Sensor, estos elementos pasan la señal que varía continuamente a una señal que lo hace a saltos (resolución) y sólo cada cierto tiempo (muestreo).
Conversor analógico digital de 4 niveles por comparación directa de la señal de entrada con cuatro tensiones de referencia obtenidas mediante un divisor resistivo.
Procesos que intervienen en la Conversión Analógica - Digital
- Muestreo: el muestreo consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de onda. La velocidad con que se toma esta muestra, es decir, el número de muestras por segundo, es lo que se conoce como frecuencia de muestreo.
- Retención: las muestras tomadas han de ser retenidas (retención) por un circuito de retención (hold), el tiempo suficiente para permitir evaluar su nivel (cuantificación). Desde el punto de vista matemático este proceso no se contempla, ya que se trata de un recurso técnico debido a limitaciones prácticas, y carece, por tanto, de modelo matemático.
- Cuantificación: en el proceso de cuantificación se mide el nivel de voltaje de cada una de las muestras. Consiste en asignar un margen de valor de una señal analizada a un único nivel de salida. Incluso en su versión ideal, añade, como resultado, una señal indeseada a la señal de entrada: el ruido de cuantificación.
- Codificación: la codificación consiste en traducir los valores obtenidos durante la cuantificación al código binario. Hay que tener presente que el código binario es el más utilizado, pero también existen otros tipos de Códigos que también son utilizados.
Muestreo de la Señal Analógica
Representación gráfica de medio ciclo positivo (+), correspondiente a una señal eléctrica analógica de sonido.
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. La frecuencia a la que se realiza el muestreo se denomina razón, tasa o también frecuencia de muestreo y se mide en Kilohertz (kHz). En el caso de una grabación digital de audio, a mayor cantidad de muestras tomadas, mayor calidad y fidelidad tendrá la señal digital resultante.
Durante el proceso de muestreo se asignan valores numéricos equivalentes a la tensión o voltaje existente en diferentes puntos de la sinusoide, con la finalidad de realizar a continuación el proceso de cuantificar. Las tasas o frecuencias de Muestreo más utilizadas para audio digital son 24 000 muestras por segundo (24 kHz), 30 000 muestras por segundo (30 kHz), 44 100 muestras por segundo (44,1 kHz) (Calidad de CD), 48 000 muestras por segundo (48 kHz).
Cuantificación de la Señal Analógica
Proceso de cuantificación de la señal eléctrica analógica para su conversión en señal digital
Codificación de la señal en Código Binario
La codificación permite asignarle valores numéricos binarios equivalentes a los valores de tensiones o voltajes que conforman la señal eléctrica analógica original.
En este ejemplo gráfico de codificación, es posible observar cómo se ha obtenido una señal digital y el código binario correspondiente a los niveles de voltaje que posee la señal analógica.
Ventajas de la Conversión Analógica Digital
- No introduce ruidos en la transmisión. Se guarda y procesa mucho más fácilmente que la señal 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 CD y DVD 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 de la Conversión Analógica Digital
- 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.
Enlaces externos
Fuente
- Audio digital práctico. Ed. Anaya Multimedia. 2005
Véase también