2. Tipos de señales
Actividad
Señal: Variación en el tiempo de una magnitud física, que permite transmitir información.
Las señales pueden ser de dos tipos:
- Analógicas: Pueden adquirir infinitos valores (el conjunto de números reales) en cualquier intervalo continuo de tiempo. La variación de la señal constituye una gráfica continua.
- Digitales: Pueden adquirir únicamente valores concretos, es decir, no varían a lo largo de un cierto intervalo de tiempo. La variación de la señal constituye una gráfica discontinua Por ejemplo, el estado de un interruptor sólo puede tener dos valores (0 abierto, 1 cerrado) y en general pueden estar representadas por cualquier elemento dual: encendido/apagado, conduce/no conduce, conectado/desconectado, nivel alto/nivel bajo...
A cada valor de una señal digital se le llama bit resultando ser esta la unidad mínima de información.
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| Imagen 3. Recurso propio |
Cualquier sistema de regulación y control basado en un microprocesador va a ser incapaz de interpretar señales analógicas, ya que sólo utiliza señales digitales.
Esto hace que sea necesario necesario traducir, o transformar en señales binarias las señales analógicas.
Este proceso recibe el nombre de digitalización o conversión de señales analógicas a digitales y se realiza a través de sistemas llamados conversores Analógicos Digitales (ADC Analog-to-Digital Converter).
Actividad
Conversor Analógico Digital (ADC Analog-to-Digital Converter)
Sistema que lleva a cabo el proceso de conversión de una señal analógica en digital. El objeto de este procedimiento es por un lado facilitar el procesamiento de las señales y por otro hacerlas más inmunes a las interferencias.
Para realizar esta función, el conversor ADC tiene que ejecutar los siguientes procesos:
- Muestreo de la señal analógica.
- Cuantización de la propia señal.
- Codificación del resultado en código binario.
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| Imagen 4. Recurso propio |
Muestreo, (sampling)
Consiste en tomar diferentes muestras del valor de la señal (tensión, presión,...), la frecuencia con que se realiza el muestreo, se denomina razón o tasa, cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, más fidelidad tendrá la señal digital obtenida.
En el proceso de muestreo se asignan valores numéricos que equivalen al valor de la señal en distintos instantes de tiempo, para así poder realizar a posteriori el proceso de cuantización.
Cuantización, (quantization)
Los valores continuos de la señal se convierten en valores discretos que corresponden a los diferentes niveles de valor (voltaje) que contiene la señal analógica original, lo que permite medirlos y asignarles sus correspondientes valores en el sistema numérico decimal, antes de ser convertidos al sistema binario.
Codificación
Los valores así obtenidos de la señal, son representados por códigos previamente establecidos, por lo general la señal digital es codificada en cualquiera de los distintos códigos binarios.
Así pues los conversores A/D y D/A, son circuitos electrónicos, cuyo objetivo es convertir una señal de entrada analógica en su versión digital, utilizando para ello valores discretos en el tiempo.
Existe un gran número de circuitos conversores A/D y D/A, que han ido surgiendo para subsanar deficiencias de conversores anteriores.
Pre-conocimiento
Observa el siguiente ejemplo gráfico. En él se parte de una señal analógica y a través de los tres procesos estudiados se obtiene una digital. Se han ido siguiendo los distintos pasos para convertir una señal eléctrica (tensión) analógica en otra digital codificada en binario natural (BCN).
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| Imagen 5. Recurso propio |
Ventajas de la señal digital
La utilización de señales digitales frente a las analógicas ofrece múltiples ventajas. Entre ellas podemos destacar:
- Si una señal digital sufre perturbaciones leves, se puede reconstruir y amplificar por medio de un sistema regenerador de señales.
- Existen códigos binarios que son capaces de detectar e incluso corregir si se ha producido algún error en la captación y transmisión de información digitalizada.
- Facilitan enormemente el proceso de procesamiento de las señales.
- Puede ser reproducida un elevado número de veces (infinitas veces) sin perder calidad en el proceso.
- Existe la posibilidad de aplicar técnicas de compresión de datos, sin pérdida de información de modo mucho más eficiente que con las señales analógicas.