CONVERSORES DE SAÑALES

¿Qué es un Conversor analógico-digital?
Un conversor (o convertidor) analógico-digital (CAD), (o también ADC del inglés "Analog-to-Digital Converter") es un dispositivo electrónico capaz de convertir una entrada analógica de voltaje en un valor binario, Se utiliza en equipos electrónicos como ordenadores, grabadores de sonido y de vídeo, y equipos de telecomunicaciones. La señal analógica, que varía de forma continua en el tiempo, se conecta a la entrada del dispositivo y se somete a un muestreo a una velocidad fija, obteniéndose así una señal digital a la salida del mismo.


¿Cómo funciona un conversor analógico-digital?
Estos conversores poseen dos señales de entrada llamadas Vref+ y Vref- y determinan el rango en el cual se convertirá una señal de entrada.
El dispositivo establece una relación entre su entrada (señal analógica) y su salida (digital) dependiendo de su resolución. Esta resolución se puede saber, siempre y cuando conozcamos el valor máximo que la entrada de información utiliza y la cantidad máxima de la salida en dígitos binarios. A manera de ejemplo, el convertidor análogo digital ADC0804 tiene la capacidad de convertir una muestra analógica de entre 0 y 5 voltios y su resolución serán respectivamente:
Resolución = valor analógico / (2^8)
Resolución = 5 V / 256
Resolución = 0.0195v o 19.5mv.
Resolución = LSB
Lo anterior quiere decir que por cada 19.5 mili voltios que aumente el nivel de tensión entre las entradas nomencladas como "Vref+" y "Vref-" que ofician de entrada al conversor, éste aumentará en una unidad su salida (siempre sumando en forma binaria bit a bit). Por ejemplo:
Entrada - Salida
0 V - 00000000
0.02 V - 00000001
0.04 V - 00000010
1 V - 00110011
(5 V-LSB) – 11111111

¿Qué es en conversor digital-analógico?
En electrónica, dispositivo que convierte una entrada digital (generalmente binaria) a una señal analógica (generalmente voltaje o carga eléctrica). Los conversores digital-analógico son interfaces entre el mundo abstracto digital y la vida real analógica. La operación reversa es realizada por un conversor analógico-digital (ADC).
Este tipo de conversores se utiliza en reproductores de sonido de todo tipo, dado que actualmente las señales de audio son almacenadas en forma digital (por ejemplo, MP3 y CDs), y para ser escuchadas a través de los altavoces, los datos se deben convertir a una señal analógica. Los conversores digital-analógico también se pueden encontrar en reproductores de CD, reproductores de música digital, tarjetas de sonidos de PC, etc.
El mundo real es básicamente analógico. La medida directa de una magnitud física (sonido, temperatura, presión, etc.) es convertida por el correspondiente transductor (sensor) a un valor de tensión analógica capaz de ser procesada por un sistema electrónico.
Asimismo, el sistema electrónico proporcionará a los correspondientes efectores (altavoces, motores, calefactores, etc.) una tensión analógica que determine su actuación.
Los sistemas digitales emplean los valores numéricos codificados en binario, en palabras digitales compuestas por ceros y unos; ello proporciona a los sistemas digitales alta fiabilidad y precisión, conseguidas por la perfecta distinción física entre el 0 y el 1, y una gran potencia de cálculo, derivada de la utilización de un sistema de numeración y de la capacidad de integración de funciones booleanas de altísima complejidad.
En la frontera (interfaz) entre las señales analógicas procedentes del medio físico o destinadas a interferir con él y las señales digitales que procesa el sistema electrónico se requieren conversores que pasen los valores numéricos del campo analógico al digital y viceversa: conversores A/D y D/A.

¿Cómo funcionan los conversores digital-analógico?
Como todos sabemos, la forma de representar una curva o circunferencia en un ordenador, viene limitada por pixels. Por lo tanto un circulo, nunca será perfecto, pues estará compuesto de cuadraditos. Con lo cual, a mayor cantidad de puntos para representar dicha circunferencia, mas parecida a la realidad será, pues aun al estar formada por pixels, llegara un momento que nuestros ojos no los distingan y nos parecerá un circulo perfecto aun sin ser así. Esto se traslada perfectamente a la hora de digitalizar una onda de sonido analógica.
Ahora traslademos la comparación a un ejemplo
si vemos una circunferencia representada por muchos puntos. A simple vista parece perfecta, pero si hicieramos un zoom o bien nos acercamos a ella y disponemos de buena vista, veremos el pixelado y nos daremos cuenta de que no es tan perfecta.
Podriamos decir, que una gran cantidad de puntos simulando la forma de una circunferencia, llegarian a engañar a nuestros ojos y no notariamos sus imperfecciones.
Pues la musica, funciona igual, es decir, contra mayor sea el muestreo registrado, mayor calidad y parecido con la realidad tendremos.

Si tuvieramos que representar una forma circular solamente tomando 8 puntos de muestra u 8 pixels, conseguiriamos una figura como esta. Como podemos ver, esta lejos de conseguir engañarnos y nos damos cuenta que 8 puntos son insuficientes para una buena simulacion de lineas curvas, con lo que, al menos, nos quedariamos con la circunferencia superior la cual tiene una resolucion que si nos llega a engañar

¿Qué diferencias, ventajas e inconvenientes hay entre analógico y digital?
La calidad digital, nunca superara a la calidad analógica, tanto en imagen como en sonido. Una de las razones de esto, es que la calidad digital, siempre juega con los limites de los sentidos humanos (vista-imagen, oído-sonido) y muchas de las veces esta incluso por debajo de estos. Todo lo analógico tendrá muestras “ilimitadas”, mientras que lo digital siempre tendrá algún tipo de limitación (en el caso de la imagen lo único que le dará una mayor calidad será mayor resolución, pero el valor mínimo seguirá siendo el píxel), pues en el apartado del audio es exactamente igual, siempre habrá un punto mínimo que limite la calidad digital por mucho que esta pueda sobrepasar a nuestros sentidos.