CURSO 2008-2009
ÍNDICE
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
SISTEMA BINARIO
SEÑALES ANALÓGICA Y DIGITAL
DIFERENCIAS ANALÓGICA Y DIGITAL
CONVERSIÓN ANALÓGICA/DIGITAL
¿POR QUÉ DIGITALIZAR?
VENTAJAS E INCONVENIENTES
DIGITALIZACIÓN
COMPRESIÓN
PROCESAMIENTO SEÑALES DIGITALES (DSP)
TRANSFORMADA DE FOURIER
PROCESADORES DIGITALES DE SEÑALES
SISTEMA BINARIO




Numeración decimal de 10 dígitos en potencia
de 10
Binario en potencias de 2
10110= 1* 24 +0*23+1*22 +1*21+ 0*20
= 1*16+1*4+1*2= 22
Convertir un binario en decimal . Consiste en
dividir sucesivamente entre 2 y tomar los restos
en sentido contrario.
SEÑALES ANALÓGICAS Y
DIGITALES

La señal analógica es aquella que presenta una variación continua con el tiempo, es
decir, que a una variación suficientemente significativa del tiempo le corresponderá una
variación igualmente significativa del valor de la señal (la señal es continua).
• Una señal digital es aquella que presenta una variación discontinua con el tiempo y que sólo
puede tomar ciertos valores discretos. Su forma característica es ampliamente conocida: la
señal básica es una onda cuadrada (pulsos) y las representaciones se realizan en el dominio
del tiempo.
DIFERENCIAS ANALÓGICA Y
DIGITAL

ANALÓGICA

DIGITAL
 Se representa por
 Se representan
una función
matemática continúa.
 Es variable su
amplitud y periodo en
función del tiempo.
valores discretos
dentro de un cierto
rango
 Usan lógica de dos
estados
representados por
dos niveles de
tensión eléctrica H y
L.
CONVERSIÓN
ANALÓGICA/DIGITAL

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.
VENTAJAS E INCONVENIENTES
SEÑAL DIGITAL
VENTAJAS
Cuando una señal digital es atenuada o experimenta
perturbaciones leves, puede ser reconstruida y amplificada
mediante sistemas de regeneración de señales.
 Cuenta con sistemas de detección y corrección de errores, que
se utilizan cuando la señal llega al receptor; entonces
comprueban (uso de redundancia) la señal, primero para
detectar algún error, y, algunos sistemas, pueden luego corregir
alguno o todos los errores detectados previamente.
 Facilidad para el procesamiento de la señal. Cualquier
operación es fácilmente realizable a través de cualquier
software de edición o procesamiento de señal.
 La señal digital permite la multigeneración infinita sin pérdidas
de calidad. Esta ventaja sólo es aplicable a los formatos de
disco óptico; la cinta magnética digital, aunque en menor
medida que la analógica (que sólo soporta como mucho 4 o 5
generaciones), también va perdiendo información con la
multigeneración.


INCONVENIENTES



Se necesita una conversión analógica-digital
previa y una decodificación posterior, en el
momento de la recepción.
La transmisión de señales digitales requiere
una sincronización precisa entre los tiempos
del reloj del transmisor, con respecto a los del
receptor. Un desfase cambia la señal recibida
con respecto a la que fue transmitida.
Si se utiliza compresión con pérdida, será
imposible reconstruir la señal original idéntica,
pero si una parecida dependiendo del
muestreo tomado en la conversión de
analógico a digital.
DIGITALIZACION

La
digitalización
o
conversión
analógica-digital (conversión A/D)
consiste básicamente en realizar de
forma periódica medidas de la amplitud
de la señal y traducirlas a un lenguaje
numérico. La conversión A/D también es
conocida por el acrónimo inglés ADC
(analogic to digital converter).
Fases conversión AD




Muestreo: el muestreo (en inglés, sampling) 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.
Retención (en inglés, hold): 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.
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.
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.
EJEMPLO
Un ordenador o cualquier sistema de control basado en un
microprocesador no puede interpretar señales analógicas, ya
que solo utiliza señales digitales. Es necesario traducir, o
transformar en señales binarias, lo que se denomina proceso
de digitalización o conversión de señales analógicas a digitales.
 En la gráfica inferior se observa una señal analógica, que para
ser interpretada en un ordenador ha de modificarse mediante
digitalización. Un medio simple es el muestreado o sampleado.
Cada cierto tiempo se lee el valor de la señal analógica.
 Si el valor de la señal en ese instante está por debajo de un
determinado umbral, la señal digital toma un valor mínimo (0).
 Cuando la señal analógica se encuentra por encima del valor
umbral, la señal digital toma un valor máximo (1).


Compresión
La compresión consiste en la reducción de
la cantidad de datos a transmitir o grabar,
pues hay que tener en cuenta que la
capacidad de almacenamiento de los
soportes es finita, de igual modo que los
equipos de transmisión pueden manejar
sólo una determinada tasa de datos.
 Para realizar la compresión de las señales
se usan complejos algoritmos de
compresión

EJEMPLO CONVERSION


La música en el formato digital se almacena
en el CD. Un sistema óptico de diodos láser
lee los datos digitales del disco cuando éste
gira y los transfiere al Conversor digitalanalógico. Este transforma los datos digitales
en una señal analógica que es la reproducción
eléctrica de la música original. Esta señal se
amplifica y se envía al altavoz para poder
disfrutarla.
Cuando la música original se grabó en el CD
se utilizó un proceso que esencialmente, era
el inverso del descrito aquí, y que utilizaba un
Conversor analógico-digital.
Procesamiento digital

El Procesamiento Digital de Señales
(DSP - Digital Signal Processor) es un área
de la ingeniería que se dedica al análisis y
procesamiento de señales (audio, voz,
imágenes, video) que son discretas.
Aunque comúnmente las señales en la
naturaleza nos llegan en forma analógica,
también existen casos en que estas son
por su naturaleza digitales, por ejemplo,
las edades de un grupo de personas, el
estado de una válvula en el tiempo
(abierta/cerrada), etc.
CAPACITANCIA


La capacitancia entre dos conductores que tienen
cargas de igual magnitud y de signo contrario es la
razón de la magnitud de la carga en uno u otro
conductor con la diferencia de potencial resultante
entre ambos conductores.
C=Q/V
Factores que afectan la capacitancia:
 a) La superficie de las placas
b) La distancia entre las placas
c) El material dieléctrico
CONDENSADOR

Condensadores en serie
Cuando se conectan dos o más
condensadores (capacitores) uno
después del otro, se dice que
están conectados en serie.
Estos condensadores se pueden
reemplazar
por
un
único
condensador que tendrá un valor
que, sea el equivalente al de los
otros que están conectados en
serie.
Para obtener el valor de este único
condensador se utiliza la fórmula:
1/CT = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + 1/C4
Condensadores en paralelo
Del gráfico se puede ver si se
conectan 4 condensadores
en paralelo (los terminales de
cada lado de los elementos
están conectadas a un mismo
punto). Para encontrar el
condensador equivalente se
utiliza la fórmula:
 CT = C1 + C2 + C3 + C4

CCD

En la fotografía digital los dispositivos de captura de
imágenes constituyen el ojo electrónico por el que vamos a
digitalizar las imágenes. El detector es un sensor de imagen
de estado sólido denominado Charge Coupled Device
(dispositivo de carga acoplada)
APLICACIONES
Fotografía digital
En éstas, el CCD es el sensor con diminutas células
fotoeléctricas que registran la imagen. Desde allí la imagen es
procesada por la cámara y registrada en la tarjeta de memoria.
La capacidad de resolución o detalle de la imagen depende del
número de células fotoeléctricas del CCD. Este número se
expresa en píxeles. A mayor número de píxeles, mayor
resolución. Actualmente las cámaras fotográficas digitales
incorporan CCDs con capacidades de hasta ciento sesenta
millones de pixeles (160 megapixeles)en cámaras Carl Zeiss
 CCDs en astronomía
Históricamente la fotografía CCD tuvo un gran empuje en el
campo de la astronomía donde sustituyó a la fotografía
convencional a partir de los años 80. La sensibilidad de un
CCD típico puede alcanzar hasta un 70% comparada con la
sensibilidad típica de películas fotográficas en torno al 2%.

RENDIMIENTO CUANTICO

Es el cociente entre el número de los
electrones emitidos entre el número de
fotones incidentes multiplicado por cien
AUMENTO
Es el cociente entre la longitud de la
imagen en el CCD y la longitud del
objeto.
Recordar que si tenemos un área de un
objeto el cociente será el aumento al
cuadrado (recordar en matemáticas le
llamamos razón de proporcionalidad)
FORMACIÓN DE IMAGEN

La variación de diferencia de potencial
sobre el área de captación es un “mapa”
de la imagen del objeto sobre el área de
captación; cada diferencia de potencial
puede convertirse en una señal digital;
estas
señales
digitales
pueden
convertirse en una imagen sobre una
pantalla LCD
EJEMPLO
La concha de un molusco tiene un área de
100 cm2 la imagen que se forma sobre el
CCD es de 0,5 cm2. Si las estrías de la
concha están a 1mm . Deducir si las
imágenes están resueltas
( están
alejadas al menos dos pixel). Datos: la
cámara es de 8 Mpixel.
Dato: Superficie de un pixel 4 10-10 m2
Solución
Aumento √0.5/100= 0.0707
 L=√4*10-10 =2 10-5 m pixel

L extria=1*10-3 m
 0.0707*1*10-3=7.07*10-5 m
 7.07*10-5 /2*10-5 =3.5 pixeles
 Luego queda resuelto siempre que sea
mayor que dos.

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