Una señal analógica es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y que es representable por una función matemática continua en la que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de información) en función del tiempo. Algunas magnitudes físicas comúnmente portadoras de una señal de este tipo son eléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, pero también pueden ser hidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura, mecánicas, etc. La magnitud también puede ser cualquier objeto medible como los beneficios o pérdidas de un negocio.
Ejemplo de ruido en señal analogica.
Desventajas en términos electrónicos.
Las señales de cualquier circuito o comunicación electrónica son susceptibles de ser modificadas de forma no deseada de diversas maneras mediante el ruido, lo que ocurre siempre en mayor o menor medida. Para solucionar esto la señal suele ser acondicionada antes de ser procesada.
La gran desventaja respecto a las señales digitales es el ruido en las señales analógicas: cualquier variación en la información es de difícil recuperación, y esta pérdida afecta en gran medida al correcto funcionamiento y rendimiento del dispositivo analógico. Un sistema de control (ya pueda ser un ordenador, etc.) no tiene capacidad alguna para trabajar con señales analógicas, de modo que necesita convertirlas en señales digitales para poder trabajar con ellas.
Muestreo de la señal analogica.
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 cuantización.
Las tasas o frecuencias de muestreo más utilizadas para audio digital son las siguientes:
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Para realizar el muestreo (sampling) de una señal eléctrica analógica y convertirla después en digital, el< primer paso consiste en tomar valores discretos de tensión o voltaje a intervalos regulares en diferentes< puntos de la onda senoidal.
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cuantificacion de una señal analogica.
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.
Por tanto, la cuantización representa el componente de muestreo de las variaciones de valores de tensiones o voltajes tomados en diferentes puntos de la onda sinusoidal, que permite medirlos y asignarles sus correspondientes valores en el sistema numérico decimal, antes de convertir esos valores en sistema numérico binario.
Codificacion de la señal en numeros binarios. 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. |
La señal digital es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en término de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de valores dentro de un cierto rango. Por ejemplo, el interruptor de la luz sólo puede tomar dos valores o estados: abierto o cerrado, o la misma lámpara: encendida o apagada (véase circuito de conmutación). Esto no significa que la señal físicamente sea discreta ya que los campos electromagnéticos suelen ser continuos, sino que en general existe una forma de discretizarla unívocamente.
Los sistemas digitales, como por ejemplo el ordenador, usan lógica de dos estados representados por dos niveles de tensión eléctrica, uno alto, H y otro bajo, L (de High y Low, respectivamente, en inglés). Por abstracción, dichos estados se sustituyen por ceros y unos, lo que facilita la aplicación de la lógica y la aritmética binaria. Si el nivel alto se representa por 1 y el bajo por 0, se habla de lógica positiva y en caso contrario de lógica negativa.
Cabe mencionar que, además de los niveles, en una señal digital están las transiciones de alto a bajo y de bajo a alto, denominadas flanco de bajada y de subida, respectivamente. En la figura se muestra una señal digital donde se identifican los niveles y los flancos.
señal digital con ruido.
Ventajas de las señales digitales
- Ante la atenuación, puede ser amplificada y reconstruida al mismo tiempo, gracias a los sistemas de regeneración de señales.
- Cuenta con sistemas de detección y corrección de errores, en la recepción.
- Facilidad para el procesamiento de la señal. Cualquier operación es fácilmente realizable a través de cualquier software de edición o procesamiento de señal.
- Permite la generación infinita sin pérdidas de calidad. Esta ventaja sólo es aplicable a los formatos de disco óptico; la cinta magnética digital, aunque en menor medida que la analógica (que sólo soporta como mucho 4 o 5 generaciones), también va perdiendo información con la multigeneración.
- Las señales digitales se ven menos afectadas a causa del ruido ambiental en comparación con las señales analógicas.
Comparación de las señales analógica y digital
La conversión analógica-digital (CAD) consiste en la transcripción de señales analógicas en señales digitales, con el propósito de facilitar su prosesamiento (codificación, compresión, etc.) y hacer la señal resultante (la digital) más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas.
El conversor ADC (Analog-to-Digital Converter - Conversor Analógico Digital) tiene que efectuar los siguientes procesos: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.
Durante el muestreo y la retención, la señal aún es analógica, puesto que aún puede tomar cualquier valor. No obstante, a partir de la cuantificación, cuando la señal ya toma valores finitos, la señal ya es digital.
Los cuatro procesos tienen lugar en un conversor analógico-digital
Conversion Digital Analogica.
En electrónica, dispositivo que convierte una entrada digital (generalmente binaria) a una señal analógica (generalmente voltaje o carga eléctrica). Los conversores digital-analógico son interfaces entre el mundo abstracto digital y la vida real analógica. La operación reversa es realizada por un conversor analógico-digital (ADC).
Este tipo de conversores se utiliza en reproductores de sonido de todo tipo, dado que actualmente las señales de audio son almacenadas en forma digital (por ejemplo, MP3 y CDs), y para ser escuchadas a través de los altavoces, los datos se deben convertir a una señal analógica. Los conversores digital-analógico también se pueden encontrar en reproductores de CD, reproductores de música digital, tarjetas de sonidos de PC, etc.
1. Aplicaciones de los Convertidores Digitales Analógicos.
2. Características Básicas de los Convertidores.
3. Tipos de Convertidores.
4. Tabla de calibración.
5. Calibración del Convertidor DAC.
2. Características Básicas de los Convertidores.
3. Tipos de Convertidores.
4. Tabla de calibración.
5. Calibración del Convertidor DAC.
Especificaciones de la Práctica del DAC
En esta practica pretendemos implementar señales de Salida con Voltajes desde 0.25 VDC hasta 1,25 VDC. Y Corriente desde 4 mA hasta 20 mA. Para las señales de entrada se implemento la introducción de un codigo binario mediante un puerto, este codigo se despliega mediante leds.
Equipo Necesario
El DAC0800.
Una fuente de alimentación
Multímetro Digital.
Generador de voltajes con un rango desde 0.25 VDC hasta 1,25 VDC
Generador de corrientes con el rango desde 4 mA hasta 20 mA.
Fuente de alimentación de +5 VDC.
teoria.En la mayoría de los sistemas electrónicos resulta conveniente efectuar las funciones de regulación y control automático de sistemas mediante técnicas digitales, sin embargo en muchos de los casos la señal disponible normalmente es analógica, ya que son muchos los transductores que poseen su salida eléctrica analógica, correspondiente a la magnitud medida, como pueden ser las señales de audio, de vIdeo, los puentes de medición, las celdas extensiométricas, los termopáres, etc, esto obliga a tener que efectuar una conversión analógica digital, las señales digitales minimizan además la distorsión producida por las imperfecciones del sistema de transmisión, por otro lado puede ser necesario actuar analógicamente sobre un controlador ó algún elemento de control final, ó se debe efectuar una representación analógica sobre un registrador, un monitor, papel, etc. lo que obliga a realizar la conversión inversa, digital analógica, se hace necesario disponer de elementos capaces de efectuar esta conversión en uno u otro sentido, con características de velocidad y precisión adecuadas a cada caso.
"Un convertidor Digital/Analógico (DAC), es un elemento que recibe información de entrada digital, en forma de una palabra de "n" bits y la transforma a señal analógica, cada una de las combinaciones binarias de entrada es convertida en niveles lógicos de tensión de salida".
Un convertidor digital analógico transfiere información expresada en forma digital a una forma analógica, para ubicar la función de este dispositivo conviene recordar que un sistema combina y relaciona diversos subsistemas que trabajan diferentes tipos de información analógica, como son; magnitudes eléctricas, mecánicas, etc,.. lo mismo que un micrófono, un graficador, o un motor y estos deberán interactuar con subsistemas que trabajan con informaciones digitales, como una computadora, un sistema lógico, un sistema con microprocesador, con microcontrolador o con algún indicador numérico.
APLICACIONES DE LOS DAC’S
Las aplicaciones más significativas del DAC son;
En instrumentación y control automático, son la base para implementar diferentes tipos de convertidores analógico digitales, así mismo, 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 interfase 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.
Características básicas de los convertidores.
Las características básicas que definen un convertidor digital analógico son en primer lugar, su resolución que depende del número de bits de entrada del convertidor, otra característica básica es la posibilidad de conversión unipolar ó bipolar, una tercera característica la constituye el código utilizado en la información de entrada, generalmente los convertidores digitales analógicos operan con el código binario natural ó con el decimal codificado en binario (BCD), el tiempo de conversión es otra característica que definen al convertidor necesario para una aplicación determinada, y se define como el tiempo que necesita para efectuar el máximo cambio de su tensión con un error mínimo en su resolución, otras características que definen al convertidor son; su tensión de referencia, que puede ser interna o externa, si es externa puede ser variada entre ciertos márgenes, la tensión de salida vendrá afectada por este factor, constituyéndose éste a través de un convertidor multiplicador, así mismo deberá tenerse en cuenta, la tensión de alimentación, el margen de temperatura y su tecnología interna.
Dz y Rz Ü Constituyen un regulador de voltaje de 8.2 Volts
R1 Ü Es una resistencia de polarización para el DAC08.
Rref Ü Determina la corriente máxima que pueden absorber las terminales 4 y 2 del DAC08, y se encuentra con la siguiente ecuación;
Io = Vref/Rref (255/256) Io típica Ü corriente típica aproximadamente es de 2 mA, (con este valor su comportamiento es mas lineal).
D1 y D2 Ü Son dos diodos de acoplamiento para el DAC08 con lógica CMOS.
Los condensadores que se emplean son para eliminar el ruido.
EL CONVERTIDOR DIGITAL ANALÓGICO "DAC08"
EL CONVERTIDOR DIGITAL ANALÓGICO "DAC08"
Tabla de Calibración
Porcentaje | Salida | Entrada | Hexadecimal |
ZERO | 0.25 VDC | 0001 1001 | 19h |
5 % | 0.30 VDC | 0001 1110 | 1Eh |
10 % | 0.35 VDC | 0010 0011 | 23h |
15 % | 0.40 VDC | 0010 1000 | 28h |
20 % | 0.45 VDC | 0010 1101 | 2Dh |
25 % | 0.50 VDC | 0011 0010 | 32h |
30 % | 0.55 VDC | 0011 0111 | 37h |
35 % | 0.60 VDC | 0011 1100 | 3Ch |
40 % | 0.65 VDC | 0100 0001 | 41h |
45 % | 0.70 VDC | 0100 0110 | 46h |
50 % | 0.75 VDC | 0100 1011 | 4Bh |
55 % | 0.80 VDC | 0101 0000 | 50h |
60 % | 0.85 VDC | 0101 0101 | 55h |
65 % | 0.90 VDC | 0101 1010 | 5Ah |
70 % | 0.95 VDC | 0101 1111 | 5Fh |
75 % | 1.00 VDC | 0110 0100 | 64h |
80 % | 1.05 VDC | 0110 1001 | 69h |
85 % | 1.10 VDC | 0110 1110 | 6Eh |
90 % | 1.15 VDC | 0111 0011 | 73h |
95 % | 1.20 VDC | 0111 1000 | 78h |
SPAN | 1.25 VDC | 0111 1101 | 7Dh |
CALIBRACIÓN DEL CONVERTIDOR DIGITAL ANALÓGICO
Secuencia de calibración.
Depositar en el "puerto de entrada", unos lógicos en todas las entradas, se pueden obtener estos unos lógicos realizando una conexión directa a +Vcc, checar la medición de esta tensión con el multímetro digital, revisar las entradas digitales de tal manera que se encuentren todas en una serie de ocho (8) unos lógicos, esto es el código 25510 en base decimal, 1111 11112 en código binario natural ó FFh en el código hexadecimal..Revisar seguidamente con el múltimetro digital, el voltaje de salida sobre el amplificador operacional, el cual debe proporcionar 2.55 Volts.Si no se obtienen 2.55 Volts se reposiciona el potenciómetro hasta conseguir el valor del voltaje deseado.Una vez ajustado este voltaje, el procedimiento de calibración ha terminado, los voltajes deben de coincidir con la tabla de calibración del DAC proporcionada.Enseguida se deben probar otros valores de entrada y deberá aparecer su correspondiente valor analógico.
http://es.wikipedia.org/wiki/Conversi%C3%B3n_digital-anal%C3%B3gica
http://www.google.com.mx/#pq=proseso+de+conversion&hl=es&sugexp=pfwc&cp=28&gs_id=3&xhr=t&q=Conversi%C3%B3n+digital-anal%C3%B3gica&pf=p&sclient=psy-ab&source=hp&pbx=1&oq=Conversi%C3%B3n+digital-anal%C3%B3gica&aq=0&aqi=g1g-v3&aql=f&gs_sm=&gs_upl=&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.&fp=da8effd47ecd9609&biw=1440&bih=719
http://es.wikipedia.org/wiki/Conversi%C3%B3n_anal%C3%B3gica-digital
http://www2.uca.es/grup-invest/instrument_electro/ppjjgdr/Electronics_Instrum/Electronics_Instrum_Files/temas/T10_CDA.pdf
http://www.unicrom.com/Tut_DAC.asp
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. La siguiente tabla muestra los valores numéricos del 0 al 7, pertenecientes al sistema decimal y sus equivalentes en código numérico binario. En esta tabla se puede observar que utilizando sólo tres bits por cada número en código binario, se pueden representar ocho niveles o estados de cuantización. |
Valores en volt en Sistema Decimal | Conversión a Código Binario |
0 | 000 |
1 | 001 |
2 | 010 |
3 | 011 |
4 | 100 |
5 | 101 |
6 | 110 |
7 | 111 |
Valor de los voltajes de la señal analógica del ejemplo | Conversión a Código Binario |
0 | 000 |
2 | 010 |
3 | 011 |
4 | 100 |
6 | 110 |
7 | 111 |
7 | 111 |
5 | 101 |
4 | 100 |
3 | 011 |
0 | 000 |
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