Microcontroladores.

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR P’URHÉPECHA[pic 3]

INGENIERÍA BIOMÉDICA

MICROCONTROLADORES

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INVESTIGAR ACERCA DE LA CONVERSIÓN ANALOGO A DIGITAL

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JESÚS SÁNCHEZ CAMPANUR

INGENIERO DANIEL PEÑA LÓPEZ  

FEBRERO 8 DEL 2016 CHERÁN MICHOACÁN

¿CÓMO SE HACE LA CONVERSIÓN ANÁLOGO A DIGITAL?

La 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 pin de entrada para poder trabajar con ella. Para hacer la conversión se necesita de 3 procesos fundamentales los cuales son:

• Muestreo
• Cuantización
• Codificación

Como veremos en las siguientes figuras indicando cada etapa para poder hacer la conversión analógica a digital.

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Figura [1]. Señal analógica dirigida a muestreo.

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Figura [2].  Forma de Cuantización y codificación.

Ahora para poder ser mas concisos  se dará la definición de cada una de las etapas para poder entender mejor como se realiza la conversión.

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 o lo que es igual, tomar diferentes muestras de tensiones o voltajes en diferentes puntos de la Onda senoidal. La frecuencia a la que se realiza el muestreo se denomina razón, tasa o también frecuencia de muestreo y se mide en Kilohertz (kHz). El muestreo implica que tenemos que coger una muestra de la señal cada T segundos ya que no hay memoria suficiente capaz de almacenar los infinitos puntos de una señal en un intervalo cualquiera de tiempo.

Cuantificación referente a (Cuantización): 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. Es decir en pocas palabras consiste en darle valores aun infinitos enteros para que después sean codificados. La cuantificación surge por el mismo motivo que el muestreo pero para el eje de ordenadas: una vez tenemos una muestra su amplitud puede tomar infinitos valores, debemos redondear entre unos valores fijos a lo largo de ese eje. Para esta parte del proceso los valores continuos de la sinusoide se convierten en series de valores numéricos discretos correspondientes a los diferentes niveles o variaciones de voltajes que contiene la señal analógica original. Por tanto, cuantificar representa el componente de muestreo de las variaciones de valores de tensiones o voltajes tomados en diferentes puntos de la onda sinusoidal, que permite medirlos y asignarles sus correspondientes valores en el sistema numérico, antes de convertir esos valores en sistema numérico binario.

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.

Tipos de cuantificación.

Cuantificación uniforme: la distancia entre los niveles de reconstrucción es siempre la misma. No hacen ninguna suposición acerca de la naturaleza de la señal a cuantificar, de ahí que no proporcionen los mejores resultados.

Cuantificación no uniforme: se aplica al proceso de señales no homogéneas que se sabe que van a ser mas sensible a una determinada banda concreta de frecuencias.

Cuantificación logarítmica: es un tipo de cuantificación digital en el que se utiliza una tasa de datos constante , pero se diferencia de la cuantificación uniforme en que como paso previo a la cuantificación se hace pasar la señal por un compresor logarítmico.

Cuantificación vectorial: es digital, la particularidad radica que en lugar de cuantificar las muestras retenidas individualmente, se cuantifican por bloques de muestras. Con ello se logra una cuantificación más eficaz. Cada bloque será tratado como si fuera un vector.

Error de cuantificación

Se interpreta como un ruido añadido a la señal tras el proceso de decodificación digital. Si este ruido de cuantificación se mantiene por debajo del ruido analógico de la señal a cuantificar (que siempre existe), la cuantificación no tendrá ninguna consecuencia sobre a señal de interés.

¿CÓMO REALIZA UN PROCESO DE CONVERSIÓN UN PIC?

El PIC cuenta con pines por donde le llegará la señal analógica, estos pines deben configurarse como entradas analógicas, el conversor analógico digital PIC cuenta con un circuito que carga un condensador interno al PIC con la tensión analógica que le está llegando a la entrada analógica, luego la tensión almacenada en el condensador lo convierte en un número binario de 10 bits que representará la tensión almacenada en el condensador, el CAD conversor analógico digital PIC necesita una tensión de referencia para poder trabajar adecuadamente, esta tensión de referencia Vref normalmente será la tensión a la cual trabaja el PIC, aunque por programa se puede elegir otra diferente; a la relación que hay entre la tensión de referencia Vref y el máximo número binario de 8 bits 28-1=255=11111111  o de 10 bits 210-1=1023=1111111111 que representará la tensión analógica se le conoce como resolución. Una vez realizado esto manda la señal a codificarla en sistema binario, cuando la señal es codificada en el sistema de 0 y 1 lo que produce es convertirla después a número decimal de acuerdo al resultado del sistema binario. En otras palabras su funcionamiento radica en : “Es un dispositivo que realiza la conversión de una señal continua en una señal discreta, es decir, permite digitalizar la señal, de forma que los elementos electrónicos puedan interpretar las señales recibidas de sensores.

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