Conversión Análoga DigitalCristian Porras, estudiante de la UNACH

Abstract.

La utlilacion de un software para realizar una conversión analógica digital, es la que nos permite transformar una señal analógica (un voltaje), en una representación digital (números binarios) del valor correspondiente a la tensión en el entrada para poder trabajar con ella mediante los distintos tipos de tratamiento se señales analógicas hasta llegar a una digital en este caso se utilizara una herramienta informática como es Mat Lab y su interfas GUIDE . Se utiliza en infinidad de aplicaciones, lo más común es usarla para leer señales provenientes que podrían ser de: temperatura, humedad, acelerómetros, etc.

I.INTRODUCCIÓN

Conversión Analógica Digital (CAD). La operación que permite expresar una propiedad o atributo físico en forma numérica es precisamente la medida. La noción de Magnitud está inevitablemente relacionada con la de medida. Se denominan magnitudes a ciertas propiedades o aspectos observables de un sistema físico que pueden ser expresados en forma numérica. En otros términos, las magnitudes son propiedades o atributos medibles.La longitud, la masa, el volumen, la fuerza, la velocidad, la cantidad de sustancia son ejemplos de magnitudes físicas. La sinceridad o la amabilidad no son magnitudes, se trata de aspectos cualitativos porque indican cualidad y no cantidad. Las magnitudes varían con el Tiempo en forma continua, como la distancia, la temperatura, la velocidad, etc., que podrían variar muy lento o muy rápido. Estas son muy difíciles de almacenarlas, manipularlas, compararlas, calcular y recuperar información con exactitud, en cambio si esta información analógica se convierte a información digital, se podría manipular sin problema.

Uno de los beneficios principales del DSP es que las transformaciones de señales son más sencillas de realizar. Una de las más importantes transformadas es la transformada de Fourier discreta (TFD). Esta transformada convierte la señal del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia. La TDF permite un análisis más sencillo y eficaz sobre la frecuencia, sobre todo en aplicaciones de eliminación de ruido y en otros tipos de filtrado (filtros de paso bajo, de paso alto, de paso banda, de rechazo de banda, etc.).

Otra de las transformadas importantes es la transformada de coseno discreta, que es similar a la anterior en cuanto a los cálculos requeridos para obtenerla, pero esta convierte a las señales en componentes del coseno trigonométrico. Esta transformada es una de las bases del algoritmo de compresión de imágenes JPEG.

II. MARCO TEORICO

Señal analógicaUna señal analógica es aquella cuya magnitud (por ejemplo 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, lo que significa que sufre una variación continua en amplitud a lo largo del tiempo por ejemplo:

-Onda sonora con intensidad, tono, timbre y frecuencia determinada. -Micrófono. -Onda eléctrica analógica después de convertida en impulsos por el micrófono. -Salida de la señal eléctrica de audio frecuencia para ser grabada o amplificada localmente. Esto no quiere decir que se traten, en la práctica, de señales de infinita precisión (un error muy extendido) las Señales analógicas reales tienen todas un ruido que se traduce en un intervalo de incertidumbre.

Señal digital La representación gráfica una señal digital integrada por valores discretos binarios de ceros y unos. 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 información digital, ya que es bastante difícil encontrarla en la naturaleza y, posiblemente los pocos pasos que encontremos pueden llevar a confusión. Sin embargo, podemos poner como ejemplos “lleno y vacío”, “vida y muerte”, que son valores perfectamente diferenciados y solo admiten un numero finito de estados en un intervalo finito de tiempo. Siguiendo con los ejemplos de diferenciación entre lo analógico y lo digital, podemos mencionar los relojes que, como bien sabemos, pueden pertenecer a una u otra familia. Así, los analógicos se caracterizan por su capacidad de reflejar los infinitos valores del variable tiempo en su recorrido. De manera que para un intervalo finito de tiempo él numero de valores que se han visualizado es infinito

Conversión Analógica-Digital (CAD) Conversión analógica-digital consiste básicamente en realizar de forma periódica medidas de la amplitud (por ejemplo la tensión 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 interés) de una señal, 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. El circuito integrado, conversor analógico

Conversor analógico digital de 4 niveles por comparación directa de la señal de entrada con cuatro tensiones de referencia obtenidas mediante un divisor resistivo.digital, es el componente básico para que un ordenador, por ejemplo en un proceso de control automático, pueda realizar la medida de la señal eléctrica analógica, que varia de forma continua en el tiempo, suministrada por el elemento Sensor, estos elementos pasan la señal que varía continuamente a una señal que lo hace a saltos (resolución) y sólo cada cierto tiempo (muestreo). El funcionamiento de la conversión analógico - digital estriba en que la información analógica no es directamente manipulable, ni procesable, mediante sistemas digitales o a través de un ordenador, pero si lo son las señales digitales que pueden almacenarse indefinidamente, y pueden incluso reproducir la señal analógica sin error apreciable. Como ejemplo más destacable en la actualidad, es la técnica de Grabación digital, donde la señal analógica que es la voz, en un proceso previo, será sometida a muestreo y transformada en lenguaje binario.

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 losProceso CADvalores 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.

Gui de matlab

GUIDE es un entorno de programación visual disponible en MATLAB para realizar y ejecutar programas que necesiten ingreso continuo de datos.

Fig.1 ventana de matlab en la que se encuentra el gui

III. ANALIZIS DEL PROGRAMA

PROGRAMACION EN MATLAB

Diseño de interface Guide de Matlab menú principal

Diseño de interface señale coseno generadas a partir de la señal original:

Diseño de interface señal seno generadas a partir de la señal original:

Programación del pushbutton1 y pushbutton 2 que genera las ventana del guide Seno y Coseno respectivamente el cual despliega dos ventanas.

Programación del pushbutton1 que genera las las señales; Señal original Seno , Muestreo, Cuantizacion, Codificada mediente el ingreso de la amplitud y frecuencia respectivamente.

Programación del pushbutton2 que genera las las señales; Señal original Coseno , Muestreo, Cuantizacion, Codificada mediente el ingreso de la amplitud y frecuencia respectivamente.

IV.-CONCLUIONES

El convertidor análogo digital realizado en matlab seria muy útil cuando se requieren velocidades de conversión entre medias y altas del orden de algunos microsegundos a decimas de microsegundos. El proceso de conversión para este tipo de convertidores se basa en la realización de operaciones mediante el leguaje de programcion y la utilización de comandos específicos que ayudan en la simplicaciond e procesos.

La interfaz Guide nos permite un mayor entendimiento en la progrmacion mediante el uso de Botones y comentarios que ayudan al usuario a mejorar la interaccion con el programa realizado.

V.-REFERENCIAS

http://www.elreycatodico.comze.com/?p=248http://www.mathworks.com/discovery/matlab-gui.htmlhttp://www.asifunciona.com/electronica/af_conv_ad/conv_ad_6.htm

VII.-BIBLIOGRAFIA

Cristian Porras P, estudiante de quinto semestre la Universidad Nacional de Chimborazo, escuela de Electrónica

y telecomunicaciones. Riobamba Ecuador