1. ALUMNO:
ITZAYANA PÉREZIBÁÑEZ
11350512
SILVIA JORGE SANTANA
11350
FÁTIMA MARTÍNEZ LÓPEZ
UNIDAD:
11350516
TERCERA UNIDAD
TRABAJO:
ANÁLISIS DEL PROCESO DE CONVERSIÓN DE
DIGITAL A ANALÓGICO Y VICEVERSA
NOMBRE DEL DOCENTE
MARÍA DE LOS ÁNGELES
MARTÍNEZ MORALES
ESPECIALIDAD
INGENIERIA EN
INFORMATICA
FECHA DE ENTREGA
LUNES 15 DE ABRIL DEL 2013

2. CONVERSIÓN DE ANALÓGICO -
DIGITAL
En la conversión de una señal se requieren dos condiciones: por un lado, se trata
de reducir al máximo la ocupación del canal de transmisión, para permitir la
utilización por parte de otras señales, es necesario que la técnica de digitalización
utilizada permita una reproducción de buena calidad de la señal de origen.
Una señal analógica es aquella cuya amplitud (típicamente tensión de una señal
que proviene de un transductor y amplificador) puede tomar en principio cualquier
valor, esto es, su nivel en cualquier muestra no está limitado a un conjunto finito
de niveles predefinidos como es el caso de las señales cuantificadas.
En cambio, una señal digital es aquella cuyas dimensiones (tiempo y amplitud)
no son continuas sino discretas, lo que significa que la señal necesariamente ha
de tomar unos determinados valores fijos predeterminados en momentos también
discretos.
La digitalización o conversión analógica-digital (conversión A/D) consiste
básicamente en realizar de forma periódica medidas de la amplitud (tensión) de
una señal (por ejemplo, la que proviene de un micrófono si se trata de registrar
sonidos, de un sismógrafo si se trata de registrar vibraciones o de una sonda de
un osciloscopio para cualquier nivel variable de tensión de interés), redondear sus
valores a un conjunto finito de niveles preestablecidos de tensión (conocidos como
niveles de cuantificación) y registrarlos como números enteros en cualquier tipo de
memoria o soporte. La conversión A/D también es conocida por el acrónimo
inglés ADC (analogue to digital converter).
En esta conversión están patentes los tres procesos que intervienen en la
conversión analógica-digital:
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3. 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 (Modulación por Pulsos Codificados)
 La técnica PCM, que es la codificación de una señal, es hoy
ampliamente utilizada en la codificación vocal, y en el valor numérico
de 64 Kbits/s a ella asociado es un número clave en la transmisión
telefónica. Se observara, a continuación, como funciona este tipo de
modulación.
Se realiza por tres pasos:
 Muestreo
 Cuantificación
 Codificación
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 está 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
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4. Por lo tanto, las muestras se tomarían a un intervalo de tiempo de 125us.
Ts=1/[2(fmax)]
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
número de niveles de cuantización "M" está estrechamente relacionado con el
número 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
Codificación
Después de ser cuantizada, la muestra de entrada, está 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.
Muestreo de la señal analógica
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.
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
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5. 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.
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.
DESVENTAJAS:
 Para su transmisión requiere un mayor ancho de banda en comparación
con la analógica.
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6.  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.
EJEMPLO:
La música en el formato digital se almacena en el CD. Un sistema óptico de diodos
láser lee los datos digitales del disco cuando éste gira y los transfiere
al conversor digital-analógico. Este transforma los datos digitales en una señal
analógica que es la reproducción eléctrica de la música original. Esta señal se
amplifica y se envía al altavoz para poder disfrutarla.
Cuando la música original se grabó en el CD se utilizó un proceso que
esencialmente, era el inverso del descrito aquí, y que utilizaba un conversor
analógico-digital.
CONVERSIÓN DE DIGITAL A ANALÓGICA
(DAC)
La conversión o modulación de digital a analógico, es
el proceso de cambiar una característica de una señal
de base analógica en información basada en una señal
digital de ceros y unos.
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7. Una onda seno se define por tres características: amplitud, frecuencia y
fase.Cuando se cambian cualquiera de estas características, se crea una segunda
versión de esta onda.
Existen mecanismos para modular datos digitales en señales analógicas.
Modulación por desplazamiento de amplitud(ASK),modulación por desplazamiento
de frecuencia(FSK) y modulación por desplazamiento de fase(PSK), además hay
un cuarto mecanismo y mejor que combina cambios en fase y amplitud y que se
denomina modulación de amplitud en cuadratura(QAM).
Esta última es la más eficiente de estas opciones y es el mecanismo que se usa
en todos los módems modernos.
En la modulación de digital a analógico, hay que definir dos aspectos básicos:
tasa de bit/baudios y señal portadora.
TASA DE BITS/BAUDIOS:estos se usan frecuentemente en la transmisión de
datos. La tasa de bits es el número de bits transmitidos durante un segundo.
LA TASA DE BAUDIOS: esta indica el número de unidades de señal por segundo
necesarias para representar estos bits.
En si la tasa de bits es el numero de bits por segundo. La tasa de baudios es el
número de unidades de señal por segundo. La tasa de baudios es menor o igual
que la tasa de bits.
SEÑAL PORTADORA:en la transmisión analógica, el dispositivo emisor produce
una señal de información. El dispositivo quela recibe esta ajustado para la
frecuencia de la señal portadora que espera del emisor.
RESOLUCIÓN DE UN DAC
Se define como la mínima variación que puede ocurrir en la salida
analógica como resultado de un cambio en la entrada digital. En el caso
anterior, se observa que la resolución es de 1V. Aunque la resolución
puede expresarse como la cantidad de voltaje o corriente por etapa,
resulta más útil expresarla como un porcentaje de la salida de escala
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8. completa. El DAC descrito en la tabla tiene una escala de 15 - 0 = 15V,
el tamaño de la etapa es de 1V (la etapa es el cambio de la señal de
salida ante un cambio de la señal de entrada de un valor a otro
consecutivo).
La expresión que define a la resolución de un DAC es la siguiente:
DAC construido con un amplificador operacional
Existen varios métodos y circuitos para producir para producir la
operación D/A que se ha descrito. Uno de ellos es el que se muestra en
la figura anterior. Las entradas A, B, C y D son entradas binarias que se
suponen tienen valores 0V o 5V. El amplificador operacional sirve como
amplificador sumador, el cual produce la suma con valor asignado de
estos voltajes de entrada.
La expresión que describe la operación de este DAC es la siguiente:
Vout = -( Rf/R1 Vd + Rf/R2 Vc + Rf/R3 Vb + Rf/R4 Va )
ESPECIFICACIONES DAC
Se dispone de una amplia variedad de DAC como circuitos integrados o
bien como paquetes encapsulados autocontenidos. Uno debe estar
familiarizado con las especificaciones más importantes de los fabricantes
a fin de evaluar un DAC en una determinada aplicación.
ResoluciónComo se mencionó antes, la resolución porcentual de un
DAC depende únicamente del número de bits. Por esta razón, los
fabricantes por lo general especifican una resolución de DAC como el
número de bits. Un DAC de 10 bits tiene una resolución más sensible
(mayor exactitud) que uno de 8 bits.
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9. - Precisión Los fabricantes de DAC tienen varias maneras de especificar
la precisión o exactitud. Las dos más comunes se las llama Error de
Escala Completay Error de Linealidad,que normalmente se expresan
como un porcentaje de la salida de escala completa del convertidor
(%FS).
El error de escala completa es la máxima desviación de la salida del
DACde su valor estimado (teórico).
E1 error de linealidad es la desviación máxima en el tamaño de etapa
del teórico. Algunos de los DAC más costosos tienen errores de escala
completa y de linealidad en el intervalo 0.01% - 0.1%.
-Tiempo de respuestaLa velocidad de operación de un DAC se
especifica cómo tiempo de respuesta, que es el tiempo que se requiere
para que la salida pase de cero a escala completa cuando la entrada
binaria cambia de todos los ceros a todos los unos. Los valores comunes
del tiempo de respuesta variarán de 50ns a 10 s. En general, los DAC
con salida de corriente tendrán tiempos de respuesta más breves que
aquellos con una salida de voltaje. Por ejemplo, el DAC 1280 puede
operar como salida de corriente o bien de voltaje. Su tiempo de
respuesta a su salida es 300ns cuando se utiliza salida de corriente
2.5 s cuando se emplea salida de voltaje. El DAC 1280 es un
convertidor D/A construido con un amplificador sumador.
-Voltaje de balanceEn teoría, la salida de un DAC serácerovoltios
cuando la entrada binaria es todos los ceros. En la práctica, habrá un
voltaje de salida pequeño producido por el error de desbalance del
amplificador del DAC. Este desplazamiento es comúnmente 0.05% FS.
Casi todos los DAC con voltaje tendrán una capacidad de ajuste de
balance externo que permite eliminar el error de desbalance.
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10. 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.
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.
 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: 2ndonde 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
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11. - VoFS = es el voltaje que hay que poner a la entrada del convertidor para
obtener una conversión máxima (todas las salidas son "1")
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.
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.
Ejemplo:
Cuando se transmiten datos de una computadora a otra a través de una red
telefónica publica, los datos originales son digitales, pero debido a que los cables
telefónicos transportan señales analógicas, es necesario convertir dichos datos.
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12. BIBLIOGRAFÍA
(s.f.). CONVERSION ANALIGICO.DIGIGTAL.
CONVERSION DIGITAL ANALOGICA. (s.f.). Obtenido de
http://fing.uncu.edu.ar/catedras/industrial/electronica/archivos/electronica/te
ma7r.pdf
CONVESION DIGITAL ANALOGICA. (s.f.). Obtenido de
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ng
CONVESIONES DIGITALES. (s.f.). Obtenido de
http://www.ecured.cu/index.php/Conversi%C3%B3n_Digital_Anal%C3%B3g
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DIGITAL ANALOGICA. (s.f.). Obtenido de
http://www.ingenierias.ugto.mx/profesores/ljavier/documentos/Lec01%20-
%20Teorema%20de%20Muestreo.pdf
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