Señales digitales

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.

Sus parámetros son:

Altura de pulso (nivel eléctrico) Duración (ancho de pulso) Frecuencia de repetición (velocidad pulsos por segundo)

Las señales digitales no se producen en el mundo físico como tales, sino que son creadas por el hombre y tiene una técnica particular de tratamiento, y como dijimos anteriormente, la señal básica es una onda cuadrada, cuya representación se realiza necesariamente en el dominio del tiempo.

La utilización de señales digitales para transmitir información se puede realizar de varios modos: el primero, en función del número de estados distintos que pueda tener. Si son dos los estados posibles, se dice que son binarias, si son tres, ternarias, si son cuatro, cuaternarias y así sucesivamente. Los modos se representan por grupos de unos y de ceros, siendo, por tanto, lo que se denomina el contenido lógico de información de la señal.La segunda posibilidad es en cuanto a su naturaleza eléctrica. Una señal binaria se puede representar como la variación de una amplitud (nivel eléctrico) respecto al tiempo (ancho del pulso).

Resumiendo, las señales digitales sólo pueden adquirir un número finito de estados diferentes, se clasifican según el número de estados (binarias, ternarias, etc.)y según su naturaleza eléctrica(unipolares y bipolares).

Los sistemas digitales, como por ejemplo el ordenador, usan lógica de dos estados representados por dos niveles de tensión eléctrica, uno alto, H y otro bajo, L (de High y Low, respectivamente, en inglés). Por abstracción, dichos estados se sustituyen por ceros y unos, lo

que facilita la aplicación de la lógica y la aritmética binaria. Si el nivel alto se representa por 1 y el bajo por 0, se habla de lógica positiva y en caso contrario de lógica negativa.

Cabe mencionar que, además de los niveles, en una señal digital están las transiciones de alto a bajo y de bajo a alto, denominadas flanco de bajada y de subida,

SeñalComúnmente llamamos señal a lo que transporta la información o datos dentro del sistema, sin embargo el concepto de señal puede corresponder a múltiples interpretaciones en función por ejemplo de la naturaleza de la misma.

Señales DigitalesPoseen valores finitos en función al tiempo; son señales que evolucionan en forma discreta, como por ejemplo, las señales binarias dentro de una computadora, etc.

Características de las Señales Digitales

Tambien son periódicas.Poseen un número discreto (limitado) de estados. Si el número de estados posibles es 2, se llaman señales digitales binarias; si poseen más de 2 estados, se llaman señales digitales multinivel.La duración de los pulsos es igual siempre en las señales que vamos a ver. Esta duración la llamamos “T”, y su unidad es el segundo, aunque se utilizan los submúltiplos.

Velocidad de modulación(Vm): número de pulsos que una señal digital ejecuta por segundo, su unidad es badio.Vm=Nºdebits/TiempoVm=1/TVelocidad de transmisión: número de bits que se envían o reciben por segundo en un sistema de transmisión de datos.Vt=Vmx . Nº debits del pulso

Velocidad de transferencia de datos: esta dada por la cantidad media de bits que setransmiten entre dos sistemas de datos.Vtrans= Cantidad de bits transmitidostiempo empleadoCapacidad de un Canal: es la velocidad de transmisión máxima que se puede alcanzar en el canal.Ancho de Banda

En las redes de computadores, el ancho de banda a menudo se utiliza como sinónimo para la

tasa de transferencia de datos - la cantidad de datos que se puedan llevar de un punto a otro en un período dado (generalmente un segundo). Señal en Banda Base

Señal modulante (Que contiene en sí el mensaje a transmitir) tal y como se presenta en su forma original, con su espectro sin corrimiento de frecuencia alguno.En los sistemas de transmisión, la banda base suele usarse para modular una portadora. Durante ese proceso se reconstruye la señal original de la banda base.

ventajas de las señales digitales

1. Ante la atenuación, puede ser amplificada y reconstruida al mismo tiempo, gracias a los sistemas de regeneración de señales.

2. Cuenta con sistemas de detección y corrección de errores, en la recepción.3. Facilidad para el procesamiento de la señal. Cualquier operación es fácilmente

realizable a través de cualquier software de edición o procesamiento de señal.4. Permite la generación infinita con perdidas mínimas en la 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.

5. Las señales digitales se ven menos afectadas a causa del ruido ambiental en comparación con las señales analógicas.

Inconvenientes de las señales digitales

1. Necesita una conversión analógica-digital previa y una decodificación posterior en el momento de la recepción.

2. Requiere una sincronización precisa entre los tiempos del reloj del transmisor con respecto a los del receptor.

3. Pérdida de calidad cada vez mayor en el muestreo respecto de la señal original.

Señales digitalesSon variables eléctricas con dos niveles bien diferenciados que se alternan en eltiempo transmitiendo información según un código previamente acordado. Cada niveleléctrico representa uno de dos símbolos: 0 ó 1, V o F, etc. Los niveles específicos dependendel tipo de dispositivos utilizado. Por ejemplo si se emplean componentes de lafamilia lógica TTL (transistor-transistor-logic) los niveles son 0 V y 5 V, aunque cualquiervalor por debajo de 0,8 V es correctamente interpretado como un 0 y cualquiervalor por encima de 2 V es interpretado como un 1 (los niveles de salida están por debajo

de 0,4 V y por encima de 2,4 V respectivamente). En el caso de la familia CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor), los valores dependen de la alimentación.Para alimentación de +5 V, los valores ideales son también 0 V y 5 V, pero se reconoceun 0 hasta 2,25 V y un 1 a partir de 2,75 V.Estos ejemplos muestran uno de los principales atractivos de las señales digitales:su gran inmunidad al ruido.Las señales digitales descriptas tienen la particularidad de tener sólo dos estados ypor lo tanto permiten representar, transmitir o almacenar información binaria. Paratransmitir más información se requiere mayor cantidad de estados, que pueden lograrsecombinando varias señales en paralelo (simultáneas), cada una de las cuales transmiteuna información binaria. Si hay n señales binarias, el resultado es que pueden representarse2n estados. El conjunto de n señales constituye una palabra. Otra variante es enviarpor una línea única, en forma secuencial, la información. Si se sabe cuándo comienza, yqué longitud tiene una palabra (conjunto ordenado de estados binarios que constituye unestado 2n-ario), se puede conocer su estado.El hecho de que una señal digital pueda tener 2n estados, no nos dice nada respectoa qué significa o cómo se interpreta cada estado. Como veremos a continuación,esta interpretación depende, realmente, del código utilizado.

El rebote en un interruptor es un efecto mecánico-eléctrico que se presenta cuando cierras un interruptor. Lo puedes visualizar como lo siguiente:aunque tú sientas que estás presionando el botón, o moviendo la palanca en un solo movimiento, a nivel microscópico hay pequeños rebotes mecánicos, es decir el contacto se cierra y se abre varias veces antes de quedar en la posición cerrada final. Esto se traduce en un pequeño tren de impulsos en lugar de un cambio de nivel simple.Si lo que estás realizando es contar el número de veces que el botón es pulsado, entonces contarás una cantidad igual al número de impulsos que componen a cada tren.Para no facilitarte tanto la tarea, sólo te adelantaré que hay dos formas de eliminarlos, por hardware y por software.

Acción que ocurre cuando los contactos eléctricos se cierran con tanta fuerza que se cierran de golpe entre sí y rebotan nuevamente. El rebote de contacto es poco deseado porque puede crear arcos secundarios y reducir la vida de los contactos.

Circuito antirrebote

Circuito favorito para aplicar señal por un solo pulsador sin rebote bajo ciertas condiciones.

Como es bien sabido, las señales que envían los suiches no son limpias sino que tienen picos producidos por el chasquido de los contactos de los suiches. En electrónica digital esto se interpreta como que el suiche no fue pulsado una vez sino varias veces.

Este circuito evita este problema y solo utiliza un suiche de un polo. Los demás componentes se encargan de lograr un retardo para ignorar los pulsos indeseados.  Circuitos antirebote

Los filtros antirebote son utilizados generalmente para eliminar ruidos en las señales de entradas de los interruptores en circuitos electrónicos.

Por lo general los interruptores electrónicos son generan señales muy ruidosas al ser activados, por lo que a veces se pueden generar detecciones incorrectas de la activación de los mismos. Los filtros antirebote ayudan absorbiendo las transiciones rápidas de los interruptores y generando señales más confiables.

¿Cómo funciona?Una configuración típica de un filtro de rebote como la que se muestra en la figura consiste de un interruptor conectado a una fuente por medio de una resistencia R1 de pull-up a 5V y un filtro pasa bajo que consiste de la resistencia R2 y el capacitor C1.

En estado estableCuando el capacitor C1 está cargado y el interruptor SW1 no está activado se ven 5V en la salida del interruptor.

En la transición bajaCuando se aprieta el interruptor SW1 se crea un camino de descarga a tierra, por lo que el capacitor C1 se empieza a descargar limitado por la resistencia R2, al pasar cierto tiempo tau2 se puede considerar que la salida al microcontrolador es muy cercana a los 0V que es igual a baja.

En la transición altaLa resistencia de pull-up hace que cuando el interruptor no está activado se vean 5V en la entrada del filtro pasa bajos, el capacitor C1 se empieza a cargar limitado por la resistencia R1 + R2 y al pasar cierto tiempo tau se puede considerar que la salida al microcontrolador es muy cercana a los 5V que es igual a alta.

Consideraciones importantesEn la transición baja, si el capacitor C1 es muy grande o la resistencia R2 + R1 son muy grandes es posible que al pulsar el interruptor por un periodo corto de tiempo no se llegue a cargar el capacitor C1 por lo que el micro no podrá detectar la señal baja, o sea que será imposible determinar que se ha presionado el interruptor

Se conoce por onda cuadrada a la onda de corriente alterna (CA) que alterna su valor entre dos valores extremos sin pasar por los valores intermedios (al contrario de lo que sucede con la onda senoidal y la onda triangular, etc.)

Se usa principalmente para la generación de pulsos eléctricos que son usados como señales (1 y 0) que permiten ser manipuladas fácilmente, un circuito electrónico que genera ondas cuadradas se conoce como generador de pulsos, este tipo de circuitos es la base de la electrónica digital