BIENVENIDOS
Convertir una señal analógica en digital para transmitir datos tiene algunas ventajas :
- A diferencia de las técnicas utilizadas para transmisión analógica que pueden revisar de mis posts anteriores, cuando se transmiten datos digitales hay más seguridad porque los datos se pueden encriptar.
- La transmisión digital de datos puede resistir mejor la contaminación por ruido durante la transmisión.
- TDM: la técnica de multiplexación en el dominio del tiempo puede ser utilizada únicamente por una señal digitalizada. Esta técnica optimiza los tiempos de transmisión.
Podría decirse que algunos datos son de "naturaleza digital",
por ejemplo: la cantidad de productos fabricados en un día. Sin embargo, muchas variables físicas que se requiere medir en la industria son de origen analógico (temperatura, humedad, etc.)
Estas variables son captadas por un transductor que las convierte en una señal eléctrica. Independiente del tipo de tecnología que se utilice, la señal analógica debe ser convertida a digital considerando algunos aspectos importantes:
por ejemplo: la cantidad de productos fabricados en un día. Sin embargo, muchas variables físicas que se requiere medir en la industria son de origen analógico (temperatura, humedad, etc.)
Estas variables son captadas por un transductor que las convierte en una señal eléctrica. Independiente del tipo de tecnología que se utilice, la señal analógica debe ser convertida a digital considerando algunos aspectos importantes:
Error de cuantización
El dispositivo que realiza la conversión es un C A/D (conversor analógico/digital). La característica que necesitamos de este dispositivo es la resolución (número de estados de salida expresado en número de bits), o podemos utilizar otro parámetro que represente lo mismo como la precisión del conversor.
Hay que tomar en cuenta que las características mencionadas son valores absolutos y dependen de las características intrínsecas del circuito eléctrico.
En la práctica, se necesita una medida que nos acerque más a la realidad para cuantificar la variable que necesitamos medir (por ejemplo: no es lo mismo medir una señal de aproximadamente 10V que una señal de 0.01mV). Esto tiene que ver con el rango dinámico de la señal y permite definir el tamaño de cuantización análogo o quantum (Se representa con la letra Q; full scale range es el rango total de voltaje que acepta la entrada analógica del converos empleado)).
En la práctica, se necesita una medida que nos acerque más a la realidad para cuantificar la variable que necesitamos medir (por ejemplo: no es lo mismo medir una señal de aproximadamente 10V que una señal de 0.01mV). Esto tiene que ver con el rango dinámico de la señal y permite definir el tamaño de cuantización análogo o quantum (Se representa con la letra Q; full scale range es el rango total de voltaje que acepta la entrada analógica del converos empleado)).
Si se representa la función de transferencia del conversor en un gráfico, la señal resultante es tipo diente de sierra y se conoce como error de cuantización.
Este error es irreducible dentro de las características del circuito, por lo que si se requiere disminuir el error, la solución es obtener un conversor con mayor resolución.
Este error es irreducible dentro de las características del circuito, por lo que si se requiere disminuir el error, la solución es obtener un conversor con mayor resolución.
Para cualquier valor de la señal analógica, siempre existe la probabilidad de que se presente un error (Q/2, incertidumbre de la cuantización o ruido de cuantización)
Teorema de muestreo de Nyquist-Shannon
Otra consideración que se debe tomar en cuenta es la velocidad a la que se realiza la conversión, factor que influye en el número de muestras que se pueden tomar.
Lo ideal sería tomar la mayor cantidad de muestras posibles, pero esto genera ciertas limitaciones,
por lo que se define una cantidad mínima de muestras para que la calidad de la señal sea aceptable y pueda decodificarse luego de ser transmitida.
Generalmente las muestras se toman espaciadas a lo largo de un período T (período de muestreo),
entonces, el elemento k de la secuencia digital es la señal analógica cuantizada en kT + t0:
Lo ideal sería tomar la mayor cantidad de muestras posibles, pero esto genera ciertas limitaciones,
por lo que se define una cantidad mínima de muestras para que la calidad de la señal sea aceptable y pueda decodificarse luego de ser transmitida.
Generalmente las muestras se toman espaciadas a lo largo de un período T (período de muestreo),
entonces, el elemento k de la secuencia digital es la señal analógica cuantizada en kT + t0:
El teorema de muestreo establece que el período de muestreo debe ser menor que la mitad del período de la señal:
Cualquier violación al límite impuesto en el teorema provoca en la señal digitalizada un fenómeno conocido como "aliasing" o "frequency folding". Este fenómeno provoca que señales de alta frecuencia sean representadas por una señal digitalizada de menor frecuencia. Al tratar de revertir el proceso, la señal no puede ser recuperada adecuadamente y se pierden los datos.
