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5/12/2018 dise os se ales - slidepdf.com

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Tipos de

Señales

Diseño Mecatrónico

Javier Ángel López Acosta

UNITEC



Señal analogica

Una señal analógica es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno

electromagnético y que es representable por una función matemática continua en la que

es variable su amplitud y periodo (representando un dato de información) en función del

tiempo. Algunas magnitudes físicas comúnmente portadoras de una señal de este tipo soneléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, pero también pueden ser

hidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura, mecánicas, etc.

Señal discreta

sólo tiene valores en una cantidad discreta de puntos. La diferencia está en que estos

valores pueden tomar cualquier valor, es decir, no están cuantificados. Estas señales

provienen normalmente de conversores analógico-digitales, o lo que es lo mismo, de la

discretización de señales continuas. Cuando una señal discreta es cuantificada mediante

un cuantificador se transforma en una señal digital.

Muestradores:

Los muestreadores adquieren muestras de la señal con frecuencia constante, se cumple

un periodo de muestreo.

Retenedores:

Los retenedores mantienen el valor de la señal retenida hasta que llega un nuevo valor

correspondiente a una nueva muestra



Muestreador retenedor

Los dispositivos de muestreo y retención son los que empleamos de manera extensa en

todos los sistemas de control, digitales y de datos muestreadores. El muestreo digital es

una de las partes que intervienen en la digitalización de las señales. Consiste en tomar

muestras periódicas de la amplitud de una señal analógica, siendo el intervalo entre las

muestras constante. Al ritmo de este muestreo lo denominamos frecuencia o tasa de

muestreo y este nos determina el número de muestras que se toman en un intervalo de

tiempo.



Por su parte el muestreador es un dispositivo que nos sirve para convertir la señal

analógica en un tren de pulsos de amplitud modulada o en una señal digital. Este

dispositivo funciona simplemente manteniendo o congelando el valor de pulso o de la

señal digital durante cierto tiempo especifico de antemano. En la mayor parte de los

sistemas digitales, una sola unidad efectúa la operación de muestreo y retención, y el

dispositivo lo conocemos comercialmente como muestreador-retenedor o como dispositivoS/H.

Una de sus principales aplicaciones del dispositivo también llamada S/H es congelar

señales muy rápidas para todos los tipos de conversión. Otro uso común también puede ser

servir como almacén durante a conversión de las señales que provienen del multiplexor, la

detección de picos puede ser otra aplicación.

Señal cuantizada

Una señal digital no solamente es discretizada en el tiempo, sino también en su amplitud. Esto se

debe a que el computador, por su naturaleza discreta, no es capaz de representar ni manipular

una función continua de amplitud. El proceso por el cual se discretiza la amplitud de una sonido en

el computador se denomina cuantización.

La cuantización es un proceso claramente no lineal, como se muestra en la figura 4.7. Esto implica

que genera distorsiones o errores no lineales. La figura 4.8 muestra el proceso de la cuantización

de una señal analógica. La cuantización se encarga de otorgarle a un rango de la señal una única

salida. La diferencia que resulta de restar la señal de entrada a la de salida es el error de

cuantización, esto es, la medida en la que ha sido necesario cambiar el valor de una muestra para

igualarlo a su nivel de cuantización más próximo.

Convertidos A/D

Se componen de dos circuitos: el muestreador (llamado también Sample & Hold S/H o Track &

Hold T/H) y el cuantizador digital.

La misión del S/H es mantener la señal analógica constante durante el periodo de muestreo.



Características estáticas de un convertidor A/D

Error de Offset : Es un desplazamiento constante para todos los valores de la curva característica.

Error de Ganancia : Produce un valor de fondo de escala incorrecto. Un error de ganancia positivo

hace que el valor de fondo de escala analógico se obtenga con un código digital menor que el todo

“1s”. Un error de ganancia negativo hace que el código de todo “1” sea producido por un valormenor que el fondo de escala.

Error diferencial no-lineal : Es la máxima diferencia entre dos valores de entrada que producen

códigos de salida consecutivos.

Error integral no-lineal : Es la integral del área limitada por la curva característica del convertidor y

la curva ideal.

Error de monotonicidad : Especifica que la curva característica del convertidor no es creciente.

Resolución : La resolución es altamente dependiente de las características del amplificador

operacional de entrada, tanto en el S/H como en el comparador. Sabemos que las características

de un AO (ganancia DC, ruido de entrada) dependen de la frecuencia. Por ejemplo, la ganancia DC



de un AO para un error menor que 0.5 LSB, deberá ser 2N+1. Esta ganancia disminuye con la

frecuencia, por lo que la resolución también disminuye.

Características dinámicas

Tiempo de Conversión: el tiempo desde que se aplica la señal de convertir hasta que la señal

digital esté disponible en la salida.

Tiempo de Adquisición (ta en el S/H): es el tiempo durante el cual el S/H debe permanecer en

estado de “sample”, para asegurarse que el consiguiente estado “hold” esté dentro de la banda de

error especificada para la señal de entrada.

Tiempo de Asentamiento (ts en el S/H): es el intervalo de tiempo entre la señal de “hold” y el

definitivo asentamiento de la señal (dentro de la banda de error especificada).

La frecuencia máxima de conversión del convertidor A/D será por lo tanto,

Slew Rate : Es la velocidad a la cual el valor de la salida del S/H converge al valor muestreado

deseado (V/s).

Características de Estabilidad

Definen la inmunidad de las características mencionadas anteriormente con el tiempo,

temperatura, fuentes de alimentación y envejecimiento del componente.

Coeficientes de Temperatura para la linealidad, ganancia, offset.



Convertidor D/A

Un código de entrada es transformado en una tensión o corriente determinada

Correspondencia entre 2ncódigos de entrada y 2ntensiones discretas de salida, a partir de una

referencia de tensión.

La conversión D/A consiste en obtener una tensión o corriente mediante la división o

multiplicación de una tensión, corriente o carga eléctrica de referencia por una cantidad

dependiente del código de entrada



•La suma ponderada de corrientes o tensiones se realiza en la práctica mediante fuentes de

referencia de tensión y/o corriente y una red de interruptores, resistencia y/o condensadores

•Existe una gran cantidad de circuitos convertidores

•De elementos ponderados en binario

•De código de termómetro

•De redes de escalera (ladder)

•Convertidores de tensiones o corrientes segmentadas

•Convertidores Sigma-Delta

Bibliografia

http://laimbio08.escet.urjc.es/assets/files/docencia/ECA/TEMA_9_conversion_AD_DA.pdf

http://www.tecnun.es/asignaturas/tratamiento%20digital/tema5.pdf

http://www.docencia.com.mx/hueso/2011/01/16/muestreador-y-retenedor/

http://www.rodrigocadiz.com/imc/html/Cuantizacion.html

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