🤖 SEÑALES ANALÓGICAS y DIGITALES

La conversión de analógica a digital implica convertir señales analógicas en palabras binarias. En la siguiente figura en el apartado a) se muestran los elementos básicos de la conversión analógica a digital. 👲

a) Conversión analógica a digital, b) entrada analógica, c) señal del reloj,

d) señal muestreada, e) señal muestreada y retenida

El procedimiento que se emplea es un reloj que manda pulsos de señales a tiempos regulares a un convertidor analógico a digital (ADC) y cada vez éste recibe un pulso que muestra la señal analógica. 

La figura anterior 👆 ilustra esta conversión analógica a digital al mostrar los tipos de señales involucradas en las diversas etapas. La figura en el apartado b) muestra la señal analógica y la figura en el apartado c) la señal del reloj que da las señales de tiempo en el que ocurre el muestreador.

El resultado del muestreador es una serie de pulsos angostos (en la figura 👆 en el apartado d).

Una unidad de muestreo y retención se utiliza entonces para mantener cada valor mostrado hasta que el siguiente pulso ocurra, con el resultado mostrado en la figura en el apartado e). Es necesaria la unidad de muestreo y retención ya que el ADC requiere una cantidad finita de tiempo, llamado tiempo de conversión, para convertir la señal analógica en una digital.

💥 La relación entre la entrada mostrada y mantenida y la salida para un ADC se ilustra en la gráfica de la figura siguiente para salida digital que está restringida a 3 bits. 

Entrada/salida para un ADC

Con 3 bits hay 28 posibles niveles de salida. De esta manera, ya que la salida del ADC para representar la entrada analógica puede ser sólo uno de estos ocho niveles posibles, hay un rango de entradas para las cuales la salida no cambia. A los ocho posibles niveles de salidas se les conoce como niveles

de cuantización y la diferencia en el voltaje analógico entre dos niveles adyacentes es conocida como intervalo de cuantización. Así, por el ADC que se da en la anterior figura, el intervalo de cuantización es 1 V. Debido al paso natural de la relación, la salida digital no siempre es proporcional a la entrada

analógica y, por lo tanto, habrá un error referido como error de cuantización. Cuando la entrada está centrada en el intervalo, el error de cuantización es cero, y el error máximo es igual a una mitad del intervalo o +- 1/2 bit.

💣 La longitud posible de la palabra determina la resolución del elemento, por ejemplo, el cambio más pequeño en la entrada que dará como resultado un cambio en la salida digital. El cambio más pequeño en la salida digital es 1 bit en la posición bit menos en la palabra, por ejemplo, el bit derecho más

lejano. Así, con la longitud de la palabra de n bits la entrada analógica de escala completa VFS se divide en piezas de 2n de manera que el cambio mínimo en la entrada detectado, por ejemplo la resolución, es VFS/2n.

Así, si tenemos un ADC con una longitud de palabra de 10 bits y con un rango de entrada de señal analógica de 10 V, entonces, el número de niveles con una palabra de 10 bits es 210 =1024 y de esta manera la resolución es 10/1024 = 9.8 mV.

💥 Considere el termopar al dar una salida de 0.5 mV/°C. ¿Cuál será la longitud de la palabra requerida cuando su salida pasa a través de un ADC si sus temperaturas de 0 a 200° C se miden con una resolución de 0.5° C? La salida de escala completa del sensor es de 200 x 0.5 = 100 mV. Con la longitud de palabra n, este voltaje se dividirá entre 100/2n mV pasos. Para una resolución de 0.5° C se debe ser capaz de detectar una señal desde el sensor de 0.5 x 0.5 = 0.25 mV. De esta manera se requiere

0.25 = 100/2n

Por lo tanto, n = 8.6. Es decir se requiere una longitud de palabra de 9 bits.

Escrito por Archie Tecnology