1. Introduccin Conversin Analgica-Digital La conversin analgica a digital es el proceso por el cual se convierten seales continuas a nmeros digitales discretos. Se realiza con un circuito integrado electrnico conocido como convertidor analgico a digital (ADC, por sus siglas en ingles), la operacin inversa es conocida como conversin digital a analgica. Para convertir una seal analgica a una digital la seal tiene que pasar por los procesos de muestro, cuantizacin y codificacin. La seal analgica es continua en el tiempo y es necesario convertirla a un flujo de valores digitales, esto consiste bsicamente en realizar en forma peridica medidas de la amplitud de la seal y traducirlas a un lenguaje numrico. Para esto se realizan tres procesos: Muestreo: Consiste en tomar muestras peridicas de la amplitud de onda. La velocidad con la que se toma esta muestra; el numero de muestras por segundo, se conoce como frecuencia de muestreo. Segn el teorema de Nyquist para poder replicar con exactitud la forma de una onda es necesario que la frecuencia de muestreo sea superior al doble de la frecuencia mxima de la seal analgica. Como se muestra en la fig 1.1 Seal Analgica Seal muestreada Fig1.1 Cuantificacin: en este proceso se mide el nivel de voltaje de cada muestra y a continuacin se le asigna un margen de valor de una seal analizada a un nico nivel de salida. Este proceso produce una seal indeseada llamada error de cuantificacin. Codificacin: es la traduccin de los valores obtenidos en la cuantificacin a valores binarios. Como se muestra en la fig 1.2 fig 1.2 Estos tres procesos los realiza el ADC. El convertidor analgico digital tiene sus propias caractersticas que deben conocerse.

2. Resolucin: La resolucin indica el nmero de valores discretos que el convertidor puede producir sobre el intervalo de valores analgicos. La resolucin es usualmente expresada en bits, por lo tanto el nmero de valores o niveles discretos es usualmente una potencia de dos. Por ejemplo un ADC con una resolucin de 8 bits puede codificar una seal en 256 niveles ya que 28=256. Estos valores se pueden representar en intervalos de 0 a 255 o -127 a 128 dependiendo de la aplicacin. Velocidad de muestreo: El ADC tiene una velocidad mxima de muestreo que limita la frecuencia de las seales que se pueden convertir. Ya que el ADC no puede hacer las conversiones instantneamente el valor de la entrada tiene que mantenerse constante el tiempo que se hace la conversin. Un circuito interno llamado de muestra y retencin realiza esta tarea. Estructuras de ADC El ADC de conversin directa o flash ADC: Es un ADC que consiste de un banco de comparadores, cada uno encendindose a un voltaje determinado. El banco de comparadores alimenta un circuito lgico que genera un cdigo para cada intervalo de voltaje. La conversin directa es muy rpida pero usualmente solo tiene 8 bits de resolucin (8 comparadores) o incluso menos. Se utilizan cuando se requieren conversiones muy rpidas pero no es necesaria una alta calidad. El ADC de aproximaciones sucesivas: funciona constantemente comparando el voltaje de entrada con el de salida de un convertidor digital analgico interno. En cada paso de este proceso un valor binario de la aproximacin es guardado en un registro de aproximaciones sucesivas (SAR). El SAR utiliza un voltaje de referencia que es el valor mximo que el ADC puede convertir. Por ejemplo para un voltaje de 60 volts con 100 volts de referencia en el primer ciclo de reloj, 60 volts es comparado con 50 (el voltaje a la salida del DAC interno cuando la salida es 1 seguido por ceros) como 60 es mayor que 50 el voltaje ser positivo y el bit ms significativo ser 1, en el segundo ciclo de reloj la entrada es comparada con 75 volts esto es el punto medio entre 50 y 100 y la salida en el DAC cuando tiene 11 seguido de ceros. Ya que 60 es menor que 75 la salida en el comparador es negativa y el segundo bit es 0. Y as sucesivamente. Como las aproximaciones son sucesivas y no simultneas se requiere un ciclo de reloj para cada bit de resolucin deseado. La frecuencia de reloj debe ser igual a la frecuencia de muestreo multiplicada por los bits de resolucin deseados. ADC de comparacin de rampa: produce una seal diente de sierra despus rpidamente cae a cero. Cuando la rampa comienza a bajar un reloj comienza a contar. Cuando el voltaje de la rampa es igual al de la entrada se enciende un comparador y el valor del reloj se graba. Estos convertidores son sensibles a los cambios de temperatura.

3. Conversin Digital-Analgica Al igual que con la conversin analgica a digital hay varias maneras para transformar una seal digital a analgica las ms comunes son. El modulador de ancho de pulso: Un voltaje estable pasa por un filtro pasabajas analgico durante un tiempo determinado por la entrada digital. El DAC de peso binario: contiene un resistor por cada bit del DAC conectados a un punto de suma. Estos voltajes suman el voltaje de la salida. El DAC de escalera R2R: es un DAC de peso binario que utiliza una estructura repetitiva en forma de cascada de R y 2R esto aumenta la precisin pero aumenta el tiempo de conversin. Fig1.4 Fig1.4 El Efecto Alias Ya que todos los procesos de conversin de seales emplean el muestreo de la seal de entrada en intervalos discretos la salida es una imagen incompleta del comportamiento de la entrada. Cuando los valores digitales de la salida del ADC son convertidos por un DAC, es deseable que la salida del DAC sea una representacin fiel de la seal de entrada. Si la seal de entrada esta cambiando mas rpido que la frecuencia de muestreo seales falsas llamadas aliases sern formadas a la salida del DAC. La frecuencia de la seal de alias es la diferencia entre la frecuencia de la seal y la frecuencia de muestreo. El alias se puede prevenir con un filtro pasa bajas que filtre las frecuencias mayores a la frecuencia de muestreo. Como se muestra en la figura