Modulación

MODULACION PCM


Es un procedimiento de modulación utilizado para transformar una señalanalógica en una secuencia de bits (señal digital)La modulación de código de pulsos PCM (pulse code modulation), no sólo
cuantifica la señal, sino que utiliza un código para designar cada nivel en cada tiempo de
muestra.

Se realiza mediante 3 pasos:

-Muestreo

-Cuantización

-Codificación

MUESTREO
Consiste en tomar muestras (medidas) del valor de la señal n veces por segundo, con lo que tendrán n niveles de tensión en un segundo. Nyquist concluyo que Una señal continúa que no contenga componentes espectrales mayores que la frecuencia B esta determinada en forma única por sus valores en intervalos uniformes menores a 1/2B. Expresado en términos la "frecuencia de muestreo debe ser mayor o igual al doble de la frecuencia máxima de la señal muestreada"

CUANTIZACION

En la cuantificación se asigna un determinado valor discreto a cada uno de los niveles de tensión obtenidos en el muestreo. Como las muestras pueden tener un infinito número de valores en la gama de intensidad de la voz, gama que en un canal telefónico es de aproximadamente 60 dB, o, lo que es lo mismo, una relación de tensión de 1000:1, con el fin de simplificar el proceso, lo que se hace es aproximar al valor más cercano de una serie de valores predeterminados.

CODIFICACIÓN

Después de ser cuantizada, la muestra de entrada, esta limitada a 256 valores discretos. La mitad de estas son muestras codificadas positivas, la otra mitad son muestras codificadas negativas.En la codificación, a cada nivel de cuantificación se le asigna un código binario distinto, con lo cual ya tenemos la señal codificada y lista para ser transmitida. La forma de una onda sería la indicada como (f)

Taza de prueba de la modulacion
PCM









PCM es el método de prueba usado para digitalizar la voz en la transmisión de línea-T en los sistemas de telecomunicaciones en América del NortE.




Modulacion en fase PSK




La modulación PSK es el método más eficiente para transmitir datos binarios en presencia de ruido. La desventaja es que el diseño del emisor y receptor se complica extraordinariamente. Es ideal para comu­nicaciones síncronas.

La técnica de modulación en fase utiliza las variaciones de fase de la onda portadora, según la señal digital. Por ejemplo, el bit 1 con fase M y el bit 0 con fase O.

En el sistema PSK convencional es necesario tener una portadora en el receptor para sincronización, o usar un código autosincronizante. Esto supone tener un receptor más complejo.




Modulación por desplazamiento de frecuencia FSK

FSK (Frequency-shift keying), es una modulación de frecuencia donde la señal moduladora (datos) es digital. Los dos valores binarios se representan con dos frecuencias diferentes (f1 y f2) próximas a la frecuencia de la señal portadora fp.

El índice de modulación tiene gran incidencia en la señal modulada y determina los dos tipos fundamentales de FSK.

Conversion Analogica-digital

COMPARACIÓN ENTRE LAS SEÑALES DIGITAL Y ANALÓGICA

Una señal analógica es aquella cuya amplitud (típicamente tensión de una señal que proviene de un transductor y amplificador) puede tomar en principio cualquier valor, esto es, su nivel en cualquier muestra no está limitado a un conjunto finito de niveles predefinidos como es el caso de las señales cuantificadas.


En cambio, una señal digital es aquella cuyas dimensiones (tiempo y amplitud) no son continuas sino discretas, lo que significa que la señal necesariamente ha de tomar unos determinados valores fijos predeterminados en momentos también discretos

CAD

La conversión analógica-digital consiste en la aplicación de señales analógicas en señales digitales, con el propósito de facilitar su procesamiento (codificación, comprensión, etc) y hacer la señal resultante (la digital) mas inmune al ruido y otras interferencias a las que son mas sensibles las señales analógicas.

Analógica-digital Para realizar la conversión Analogico-digital el conversor ADC (Analog-to- Digital Converter - Conversor Analógico Digital) tiene que efectuar los  siguientes procesos:

1.- Muestreo de la señal analógica. 2.- Cuantización de la propia señal 3.- Codificación del resultado de la cuantización, en código binario. Filtro Pasa bajos Son aquellos que introducen muy poca atenuación a las frecuencias que son menores  que una determinada, llamada frecuencia de corte. Las frecuencias que son mayores que la de corte son atenuadas fuertemente. El filtro requiere de dos terminales de entrada y dos de salida, de una caja negra, también denominada cuadripolo o bipuerto, así todas las frecuencias se pueden presentar a la entrada, pero a la salida solo estarán presentes las  que permita pasar el filtro. De la teoría se obtiene que los filtros están caracterizados por  sus funciones de transferencia, así cualquier configuración de elementos activos o pasivos  que consigan cierta función de transferencia serán considerados un filtro de cierto tipo. CIRCUITO DE MUESTREO Y RETENCION Consta de una entrada y una salida y dispone de una entrada de control, S/H. Si S/H=1, el  circuito se encuentra en muestreo, si S/H=0, entonces se encuentra en retención. Se puede decir que es una memoria Analogica. En MUESTREO esta memorizando la señal  de entrada, y en RETENCION la recuerda y la mantiene en tiempo. Su finalidad es mantener constante la señal que se quiere convertir con un convertidor A/D. Por tanto, es sistemas de adquisición de datos se colocaría justo delante del convertidor A/D.

CONDICIÓN DE NYQUIST  El ingeniero sueco Harry Nyquist formuló el siguiente teorema para obtener una grabación digital de calidad: “La frecuencia de muestreo mínima requerida para realizar una grabación digital de calidad, debe ser igual al doble de la frecuencia de audio de la señal analógica que se pretenda digitalizar y grabar”.Este teorema recibe también el nombre de “Condición de Nyquist”. Es decir, que la tasa de muestreo se debe realizar, al menos, al doble de la frecuencia de los sonidos más agudos que puede captar el oído humano que son 20 mil hertz por segundo (20 kHz). Por ese motivo se escogió la frecuencia de 44,1 kHz como tasa de muestreo para obtener “calidad de CD”, pues al ser un poco más del doble de 20 kHz, incluye las frecuencias más altas que el sentido del oído puede captar. Cuantificación y Codificación Cuantificar es el proceso de convertir una entrada analógica continua en una serie de niveles discretos de salida. Estos niveles se pueden identificar por una serie de numeros, en general como un codigo binario. La operacion de cuantificar una señal se ilustra por la figura siguiente que muestra la transferencia de las tensiones continuas a valores discretos con ocho estados de salida correspondientes a un conversor A/D de tres digitos.  Codificacion de la señal en codigo binario: Despues de realizade la cuantizacion, los valores de las tomas de voltajes se representan numericamente por medio de codigos y estandares previamente establecidos. Lo mas comun es codificar la señal digital en codigo numerico binario.

La codificación permite asignarle valores numéricos binarios equivalentes  a los valores de tensiones o voltajes que conforman la señal eléctrica analógica original.

En este ejemplo gráfico de codificación, es posible observar cómo se ha obtenido una señal digital y el código binario correspondiente a los niveles  de voltaje que posee la señal analógica. La siguiente tabla muestra los valores numéricos del 0 al 7, pertenecientes  al sistema decimal y sus equivalentes en código numérico binario. En esta tabla se puede observar que utilizando sólo tres bits por cada número en código binario, se pueden representar ocho niveles o estados de cuantización.

Valores en volt en Sistema Decimal	Conversión a Código Binario
0	000
1	001
2	010
3	011
4	100
5	101
6	110
7	111

Y en esta otra tabla se puede ver la sustitución que se ha hecho de los valores numéricos correspondientes a los voltajes de las muestras tomadas de la señal analógica utilizada como ejemplo y su correspondiente conversión a  valores en código binario.

Valor de los voltajes de la señal           analógica del ejemplo	Conversión a Código Binario
0	000
2	010
3	011
4	100
6	110
7	111
7	111
5	101
4	100
3	011
0	000

CONVERSIÓN DIGITAL-ANALÓGICA

"Un convertidor Digital/Analógico (DAC), es un elemento que recibe información 

de entrada digital, en forma de una palabra de "n" bits y la transforma a señal 

analógica, cada una de las combinaciones binarias de entrada es convertida en 

niveles lógicos de tensión de salida".

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

Convertidor de escalera (R-2R) Amp. Sumador

Una red R-2R o también llamada escalera de resistencias es un circuito electrónico formado por resistencias alternando dos valores posibles, donde un valor debe ser el doble del otro. Varias configuraciones son posibles.
Una red R-2R permite de una forma simple y económica implementar un convertidor digital-analógico (DAC), enlazando grupos de resistencias de precisión alternando los dos valores posibles en una escalera.Los convertidores digital-analógico (DAC) de escalera o red R-2R hacen uso de la red R-2R para generar una señal analógica a partir de los datos digitales que se presenten en sus entradas. A diferencia del DAC de pesos ponderados, el de red R-2R solo necesita dos valores de resistencias. Lo que lo hace mucho más sencillo.