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DSP TEAM ITMAZ |
1.3 Conversión A/D y D/A |
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Conversión Análoga – Digital (ADC).- consiste en la trascripción de señales analógicas en señales digitales para facilitar su procesamiento y además hacer la señal mas inmune al ruido.
Conversión Digital – Análoga (DAC).- es un proceso que permite la lectura de código binario el cual tiene la misma tasa de muestro con que se convirtió de análoga a digital y una cantidad de bit rate determinada.
Como se aprecia en la figura 1 la conversión consta de 3 etapas (muestreador, cuantificador y codificado).
Figura 1 1.3.1 Muestreo
Figura 2
El muestreo (sampling) consiste en tomar muestras de voltaje en diferentes puntos de la señal. La frecuencia a la que se realiza el muestreo se llama frecuencia de muestreo y se mide en Herts (Hz). En la figura 2 se muestra un ejemplo de muestreo, los puntos rojos indican los valores de voltaje que serán tomados en cuenta, los demás valores se desprecian.
Una señal muestreada puede ser completamente reconstruida a su señal original si cumple el criterio de Nyquist, el cual indica que la frecuencia de muestreo debe de ser por lo menos el doble de la frecuencia de la señal a muestrear, si el criterio no se cumple sucede un fenómeno llamado aliasing el cual impide recuperar la señal correctamente. En la figura 3 se ilustra este fenómeno.
Figura 3 Para poder contrarrestar el aliasing se pueden utilizar filtros pasa-bajas los cuales eliminan todas las frecuencias que no se pueden muestrear y así eliminar el ruido, estos filtros son llamados anti-aliasing.
1.3.2 Cuantificación
En la fase de cuantificación se toman las muestras de amplitud continua y se convierten en una sucesión de valores discretos los cuales son aproximaciones a valores ya definidos previamente según la resolución del conversor. Entre mas resolución se tenga (8 bits, 16 bits, 32 bits, etc.…) menor cambio tendrán los valores muestreados.
Así pues las muestras cuantificadas tendrán a ser diferentes a las muestras de la primera etapa, a este error que se produce se le conoce como error de cuantificación el cual se convierte en ruido durante la decodificación.
Para minimizar los efectos negativos de la cuantificación se utilizan diferentes técnicas: 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, se asigne un mayor número de niveles para aquellos márgenes en que la amplitud de la tensión cambia 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.
1.3.3 Codificación La codificación consiste en la traducción de de los valores de voltaje que ya han sido cuantificados al sistema binario según un código ya preestablecido. La señal analógica quedará ahora representada en un tren de pulsos digital. Para codificación/decodificación de los datos se utiliza un codec (codificador/decodificador). Parámetros que definen el códec
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