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2INTRODUCCIONLa conversión analógica a digital es el proceso por el cual se conviertenseñales continuas a números digitale...
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  1. 1. 1INSTITUTOTECNOLOGICO DETUXTEPECINSTITUTO TECNOLÓGICODE TUXTEPECASIGNATURA:FUNDAMENTOS DE TELECOMNICACIONESUNIDAD 3:SISTEMA DE COMUNICACIÓNTEMA:ANÁLISIS DEL PROCESO EN LA CONVERSIÓN DE SEÑAL ANALÓGICA ODIGITAL Y VICEVERSA.ALUMNOS:LUIS CARLOS DIAZ MORAADRIAN CABRERA LÓPEZRODRIGO DIONICIO FELIPEE-MAIL:JEERIIMIIZ@HOTMAIL.COMCARISMA-C.RONALDO10@HOTMAIL.COMJENER_11@HOTMAIL.COMCATEDRÁTICO:LIC. MARIA DE LOS ANGELES MARTINEZ MORALESTUXTEPEC, OAX. 22 DE ABRIL DEL 2013S.E.P. D.G.E.S.T. S.E.I.T.
  2. 2. 2INTRODUCCIONLa conversión analógica a digital es el proceso por el cual se conviertenseñales continuas a números digitales discretos. La operación inversa esconocida como conversión digital a analógica. Para convertir una señalanalógica 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 mundode la lógica binaria de los circuitos en los que sólo son tenidos en cuenta dosniveles de tensión: el nivel alto que se hace corresponder matemáticamente enla 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 losmicroprocesadores, periféricos, computadoras personales.Los programas son también transformados en último término a ceros y unospara ser introducidos en memoria. De lo dicho se deduce que difícilmente unacomputadora podría tomar contacto con el amplio mundo analógico que larodea, por ejemplo, para procesar temperaturas, tensiones o cualquier otroparámetro analógico, con un número indeterminado de niveles; de ahí lanecesidad de la conversión analógico-digital o digital-analógica como pasointermedio o interfaz entre el mundo de lo lógico y el mundo de lo analógico.
  3. 3. 3ANÁLISIS DEL PROCESO EN LA CONVERSIÓN DE SEÑALANALÓGICA O DIGITAL Y VICEVERSAConversión Analógico-Digital PAM: Modulación por amplitud de pulsos oPulse Amplitudes - Modulation, es la más sencilla de las modulacionesdigitales. Consiste en cambiar la amplitud de una señal, de frecuencia fija, enfunción del símbolo a transmitir. PCM Solo modula. Para que sea útil (la señalsea realmente digital) hace falta codificar. Esto lo hace PCMConversión Analógico-Digital PCM (Modulación por Pulsos Codificados) - SeRealiza Por Tres Pasos Muestreo Nyquist concluyo que muestras tomadas enintervalos regulares de tiempo pueden ser usadas para transmitir una señal.Una señal continua que no contenga componentes espectrales mayores que lafrecuencia B está determinada en forma única por sus valores en intervalosuniformes menores a 1/2B. Expresado en términos de frecuencia, estableceque la " frecuencia de muestreo debe ser mayor o igual al doble de lafrecuencia máxima de la señal muestreada“ - Tomando la voz humana comoejemplo, se tiene : fs= 2fmax Donde: fmax= 4kHz Banda de la voz humana Porlo 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 unmuestra por la amplitud del nivel discreto más cercano. Cada valor de muestratendrá que ser representado por un código. El numero de niveles decuantización "M" esta estrechamente relacionado con el numero debits "n" que son necesarios para codificar una señal. En casosprácticos 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 deentrada, esta limitada a 256 valores discretos. La mitad de estas son muestrascodificadas positivas, la otra mitad son muestras codificadas negativas. Existenmuchos códigos diferentes: - Natural. - Simétrico.
  4. 4. 4Conversión Analógico-Digital ADC (Analog to-Digital Converter - ConversorAnalógico Digital, Efectúa siguientes pasos Muestreo de la señal analógicaPara convertir una señal analógica en digital, el primer paso consiste enrealizar un muestreo (sampling) de ésta, o lo que es igual, tomar diferentesmuestras de tensiones o voltajes en diferentes puntos de la onda senoidal.Cuantización de la señal analógica Una vez realizado el muestreo, el siguientepaso es la cuantización (quantization) de la señal analógica. Para esta parte delproceso los valores continuos de la sinusoide se convierten en series devalores numéricos decimales discretos correspondientes a los diferentesniveles o variaciones de voltajes que contiene la señal analógica original.Codificación de la señal en código binario Después de realizada lacuantización, los valores de las tomas de voltajes se representannuméricamente 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 latransmisión. Se guarda y procesa mucho más fácilmente que la analógica.Posibilita almacenar grandes cantidades de datos en diferentes soportesPermite detectar y corregir errores con más facilidad. Las grabaciones no sedeterioran con el paso del tiempo como sucede con las cintas analógicas.Permite realizar regrabaciones sucesivas sin que se pierda ninguna generacióny, por tanto, calidad. Permite la compresión para reducir la capacidad dealmacenamiento. Facilita la edición visual de las imágenes y del sonido en unordenador o computadora personal, utilizando programas apropiados. El rayoláser que graba y reproduce la información en CDs y DVDs nunca llega a tocarfísicamente su superficie. No la afecta las interferencias atmosféricas (estática)ni de otro tipo cuando se transmite por vía inalámbrica, como ocurre con lastransmisiones analógicas.Conversión Analógico-Digital Desventajas: Para su transmisión requiere unmayor ancho de banda en comparación con la analógica. La sincronizaciónentre los relojes de un transmisor inalámbrico digital y el receptor requiere quesea precisa, como ocurre con el GPS ( Global Positioning System - Sistema dePosicionamiento Global). Las transmisiones de las señales digitales sonincompatibles con las instalaciones existentes para transmisiones analógicas.Conversión Analógico-Analógico Modulación en Amplitud (AM) Uso de unafrecuencia portadora Modulación en Frecuencia (FM) Espectro de frecuenciasUna emisora utiliza 200Khz de banda Modulación en fase (PM) Similar a FMPara la transmisión de señales analógicas mediante modulación analógicaexisten 2 razones: Los medios no guiados necesitan una mayor frecuencia parauna transmisión más efectiva. La modulación permite la multiplexación pordivisión 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. 5concreto referirse a este proceso como la conversión de datos analógicos adatos digitales: este proceso se denomina también digitalización. Eldispositivo que se utiliza para la conversión de los datos analógicos endigitales, y que posteriormente recupera los datos analógicos iniciales de losdigitales se denomina CODEC (codificador - decodificador). Existen dostécnicas utilizadas por el CODEC que son: Modulación por Codificación deimpulsos Modulación deltaConversión Digital Analógico También Digital to Analogue Converter esun dispositivo para convertir datos digitales en señales de corriente o detensión analógica. APLICACIONES DE LOS DAC’S Las aplicaciones mássignificativas del DAC son; En instrumentación y control automático, permitenobtener, de un instrumento digital, una salida analógica para propósitos degraficación, indicación o monitoreo, alarma, etc. El control por computadora deprocesos ó en la experimentación , se requiere de una interface que transfieralas instrucciones digitales de la computadora al lenguaje de los actuadores delproceso que normalmente es analógico. En comunicaciones, especialmente encuanto se refiere a telemetría ó transmisión de datos, se traduce la informaciónde los transductores de forma analógica original, a una señal digital, la cualresulta mas adecuada para la transmisión.Conversión Digital Analógico Hay que definir qué tan exacta será la conversiónentre la señal analógica y la digital, para lo cual se define la resolución quetendrá. La resolución se define de dos maneras: Primero se define el númeromáximo de bits de salida. Este dato permite determinar el número máximo decombinaciones en la salida digital. Este número máximo está dado por: 2 ndonde n es el número de bits. También la resolución se entiende como elvoltaje necesario (señal analógica) para lograr que en la salida (señal digital)haya un cambio del bit menos significativo. (LSB) Para hallar la resolución seutiliza la siguiente fórmula: Resolución = VoFS / [2 n - 1] Donde: - n = númerode bits del ADC - VoFS = es el voltaje que hay que poner a la entrada delconvertidor para obtener una conversión máxima (todas las salidas son"1")Conversión Digital Analógico El DAC más sencillo que se puede concebirconsta simplemente de una tensión de referencia y de un grupo de resistenciasque se conectan o no de acuerdo al estado de un interruptor asociadoConversión Digital Analógico La tensión de salida del amplificador operacionalviene dada por: Donde: Vo: Es la tensión de salida de operacional. VREF: Es latensión de referencia. Rr: Es la resistencia de realimentación del amplificadoroperacional. S0, S1, S2, S3 son los valores lógicos (0 o 1) de loscorrespondientes bits.
  6. 6. 6CONCLUSIONCon el avance de la tecnología el mundo digital ha ganado gran terreno no sóloen las comunicaciones, donde su avance es más notorio, si no en equipos tansimples como una cámara de fotos o un microondas, pues nos brinda unamayor seguridad, ya que es más fácil controlar un estado lógico como lo es unbit, a una señal que varía en el tiempo. Además es menos susceptible a ruidosque distorsionan la señal haciéndola menos clara y resulta más sencilla demanipular. Todo ello nos brinda una mayor performance obteniendo claridad enel lenguaje. Pero todavía no se ha logrado reemplazar en forma total a la señalanalógica, 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 sucalidad, nos encontraremos en un mundo donde la voz humana ampliará sucampo de acción e irá reemplazando los distintos dispositivos de entradamecánicos, como por ejemplo el teclado.

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