UNIDAD EDUCATIVA ``ATAHUALPA´´TRABAJO DE RECUPERACION

CURSO: TERCERO EÓ ``C´´

MATERIA: TELECOMUNICACIONES

FECHA: Martes 24 de marzo de 2015

Tema: CONVERSIÓN DE ANALOGICO A DIGITAL

CONVERSIÓN ANALÓGICA DIGITAL

La conversión analógica-digital o digitalización, consiste básicamente en realizar de forma periódica medidas de la amplitud de la señal de entrada traducirlas a un lenguaje numérico. La conversión A/D también es conocida por el acrónimo inglés ADC (analogic to digital converter).

La conversión analógica-digital (CAD) o digitalización consiste en la transcripción de señales analógicas en señales digitales, con el propósito de facilitar su procesamiento (codificación, compresión, etc.) y hacer la señal resultante (la digital) más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas.

COMPARACIÓN DE LAS SEÑALES ANALÓGICAY DIGITAL

Una señal analógica es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y que puede verse como una forma de onda que toma un continuo de valores de amplitud y período en cualquier momento dentro de un intervalo de tiempos.

Una señal analógica es aquélla que puede tomar una infinidad de valores (frecuencia y amplitud)dentro de un límite superior e inferior. El término analógico proviene de análogo. Por ejemplo, si se observa en un osciloscopio, la forma de la señal eléctrica en que convierte un micrófono el sonido que capta, ésta sería similar a la onda sonora que la originó.

La señal digital es un tipo de señal también generada por algún tipo de fenómeno electromagnético en que cada signo que codifica el contenido de la señal puede ser analizado en término de algunas magnitudes que representan valores específicos, en lugar de valores dentro de un cierto rango como hacía la analógica.

En cambio, una señal digital es aquélla 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. Estos valores fijos se toman del sistema binario, lo que significa que la señal va a quedar convertida en una combinación de ceros y unos, que ya no se parece en nada a la señal original. Precisamente, el término digital tiene su origen en esto, en que la señal se construye a partir de números (dígitos).

CONVERSIÓN ANALÓGICA DIGITAL

La conversión analógica-digital o digitalización, consiste básicamente en realizar de forma periódica medidas de la amplitud de la señal de entrada y traducirlas a un lenguaje numérico. La conversión A/D también es conocida por el acrónimo inglés ADC (analogic to digital converter).

Procesos que intervienen en la Conversión Analógica-Digital

1 Muestreo: el muestreo consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de onda. La velocidad con que se toma esta muestra, es decir, el número de muestras por segundo, es lo que se conoce como frecuencia de muestreo.

2 Retención: las muestras tomadas han de ser retenidas (retención) por un circuito de retención (hold), el tiempo suficiente para permitir evaluar su nivel (cuantificación). Desde el punto de vista matemático este proceso no se contempla, ya que se trata de un recurso técnico debido a limitaciones prácticas, y carece, por tanto, de modelo matemático.

3 Cuantificación: en el proceso de cuantificación se mide el nivel de voltaje de cada una de las muestras. Consiste en asignar un margen de valor de una señal analizada a un único nivel de salida. Incluso en su versión ideal, añade, como resultado, una señal indeseada a la señal de entrada: el ruido de cuantificación.

4 Codificación: la codificación consiste en traducir los valores obtenidos durante la cuantificación al código binario. Hay que tener presente que el código binario es el más utilizado, pero también existen otros tipos de Códigos que también son utilizados.

Durante el muestreo y la retención, la señal aún es analógica, puesto que aún puede tomar cualquier valor. No obstante, a partir de la cuantificación, cuando la señal ya toma Valores finitos, la señal ya es digital.

EL MUESTREO

Selección de las muestras más representativas de un conjunto.

El muestreo (en inglés, sampling) consiste en tomar muestras periódicas de la amplitud de onda. La velocidad con que se toman esta muestra, es decir, el número de muestras por segundo, es lo que se conoce como frecuencia de muestreo y está en función del teorema de Nyquist, que indica que la frecuencia de muestreo(fs)será el doble de la frecuencia máxima (fm)de la señal a muestrear, por ejemplo, si tenemos una señal de audio con un ancho de banda de 20 Hz a22,500Hz, su frecuencia máxima sería fm=22,500Hz, por lo tanto su frecuencia de muestreo sería:

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LA CUANTIFICACIÓN

Básicamente, la cuantificación lo que hace es convertir una sucesión de muestras de amplitud continua en una sucesión de valores discretos preestablecidos según el código utilizado.

Durante el proceso de cuantificación se mide el nivel de tensión de cada una de las muestras, obtenidas en el proceso de muestreo, y se les atribuye a un valor finito (discreto) de amplitud, seleccionado por aproximación dentro de un margen de niveles previamente fijado.

Los valores preestablecidos para ajustar la cuantificación se eligen en función de la propia resolución que utilice el código empleado durante la codificación. Si el nivel obtenido no coincide exactamente con ninguno, se toma como valor el inferior más próximo.

En este momento, la señal analógica (que puede tomar cualquier valor) se convierte en una señal digital, ya que los valores que están preestablecidos, son finitos.

No obstante, todavía no se traduce al sistema binario. La señal ha quedado representada por un valor finito que durante la codificación, será cuando se transforme en una sucesión de ceros y unos.

Así pues, la señal digital que resulta tras la cuantificación es sensiblemente diferente a la señal eléctrica analógica que la originó, por lo que siempre va a existir una cierta diferencia entre ambas que es lo que se conoce como error de cuantificación, se produce cuando el valor real de la muestra no equivale a ninguno de los escalones disponibles para su aproximación y la distancia entre el valor real y el que se toma como aproximación es muy grande. Un error de cuantificación se convierte en un ruido cuando se reproduzca la señal tras el proceso de decodificación digital.

Tipos de cuantificación

Para minimizar los efectos negativos del error de cuantificación, se utilizan distintas técnicas de cuantificación:

Cuantificación uniforme o lineal. Se utiliza un bit rate constante. A cada muestra se le asigna el valor inferior más próximo, independientemente de lo que ocurra con las muestras adyacentes.

Cuantificación no uniforme o no lineal. Se estudia la propia entropía de la señal analógica y se asignan niveles de cuantificación de manera no uniforme (bit rate variable) de tal modo que, seasigne un mayor número de niveles para aquellos márgenes en que la amplitud de la tensióncambia más rápidamente.

Cuantificación logarítmica: Se hace pasar la señal por un compresor logarítmico antes de la cuantificación. Como en la señal resultante la amplitud del voltaje sufre variaciones menos abruptas la posibilidad de que se produzca un ruido de cuantificación grande disminuye. Antes de reproducir la señal digital, esta tendrá que pasa por un expansor.

Cuantificación vectorial En lugar de cuantificar las muestras obtenidas individualmente, se cuantifica por bloques de muestras. Cada bloque de muestras será tratado como si se tratara de un vector, de ahí, el nombre de esta tipología.

LA CODIFICACIÓN

La codificación consiste en la traducción de los valores de tensión eléctrica analógicos que ya han sido cuantificados (ponderados) al sistema binario, mediante códigos preestablecidos. La señal analógica va a quedar transformada en un tren de impulsos digital

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Ventajas de la Conversión Analógica Digital

* No introduce ruidos en la transmisión. Se guarda y procesa mucho más fácilmente que la señal 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 CD y DVD 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 de la Conversión Analógica Digital

* Para su transmisión requiere un mayor ancho de banda en comparación con la analógica.

* 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.