Cómo se convierten las señales eléctricas en digitales (binario 1 0)

Question

Ya hice esta pregunta en yahoo y en Microsoft........ me dicen que : quise decir cómo convertir señales analógicas en señales digitales..... y me sugieren la teoría del convertidor AD Así que, aquí está mi pregunta: la electricidad que utilizamos en nuestra vida diaria para operar las computadoras, refrigeradores, televisores, etc \= SEÑAL ANALÓGICA ?......porque quiero saber cómo se convierte esta electricidad en señales digitales

1. si electricidad = señal analógica, entonces ok ya tengo la respuesta(convertidor AD)

1. si la electricidad != señal analógica, entonces sugiérame algún libro donde aprenda este mecanismo paso a paso para convertirlo en señales digitales
2. si la electricidad != señal analógica, ¿puedo convertir esta electricidad directamente en digital, sin convertirla primero en señal analógica

Answer 1

Tu pregunta supone que de alguna manera hay dos tipos de electricidad, la analógica y la digital. Esto no es así. La diferencia entre lo analógico y lo digital es la forma en que los humanos interpretamos una señal eléctrica. La electricidad es electricidad, no le importa cómo la interpretemos.

En el caso de una señal analógica, interpretamos que su valor de nivel (tensión, o a veces corriente) transmite información con una resolución infinita: en el mundo ideal, 1,00000 voltios y 1,00001 voltios transmiten información diferente (este último podría significar, por ejemplo, que la temperatura medida es 0,1 grados superior).

En el caso de una señal digital, interpretamos que su nivel transmite un solo bit de información. Por ejemplo, por debajo de 2,5V (pero idealmente 0V) transmite un 0, por encima de 2,5V (idealmente 5V) transmite un 1.

Una señal analógica puede transmitir claramente mucha más información con sólo el nivel de un cable. En cambio, una señal digital tiene la importante propiedad de que un poco de ruido en la línea no afecta a la información en una señal ideal: 0V (nivel ideal de la señal 0) + 1V de ruido => 1V, que sigue siendo reconocible como un nivel 0. Esto significa que una señal digital puede ser transportada, almacenada/recuperada y procesada sin pérdida de información .

Resulta que es mucho más fácil y barato crear un circuito digital que maneje/almacene/transmita digamos 20 bits (que juntos pueden representar ~ 1*10^6 valores diferentes) que crear un circuito analógico que pueda hacer cosas con una señal analógica con una precisión de 1*10-6. De ahí la tendencia a hacerlo todo digital.

Esto nos lleva a tu pregunta sobre la conversión A/D. Nuestro mundo real es intrínsecamente analógico, y también lo son (¿casi?) todos nuestros sensores que interactúan con el mundo real. Producen una señal analógica que queremos introducir en nuestros circuitos digitales. El circuito que hace esto se llama convertidor analógico-digital. En SE hay buenas explicaciones sobre el funcionamiento de un ADC.

Answer 2

Si el nivel analógico es superior a algún punto de referencia (normalmente una proporción de la tensión de alimentación de cualquier procesador/circuito integrado que utilice la señal digital), se considera "digital alto", cuando el nivel analógico baja demasiado, se considera "digital bajo". Se trata simplemente de puntos de comparación, de lo que debería considerarse como niveles altos y bajos para un sistema digital. Esto podría ser implementado fácilmente con Op-amps utilizados como comparadores, con divisores de voltaje del riel de alimentación como referencia.

Se pueden tener sistemas digitales de bajo voltaje, cuya señal "alta" no es realmente lo suficientemente alta para que otros sistemas también digan que es "alta". Esto se debe a que pueden tener diferentes niveles de comparación, o niveles de suministro de voltaje muy diferentes.

Los convertidores A->D no te dicen "digital alto" o "digital bajo", te dicen en 'pasos' lo grande que es la señal analógica detectada - como 2V podría ser representado por el convertidor A->D como '200', y 3V podría ser '300', etc. Esto depende, por supuesto, de la tensión de referencia analógica, del CI del convertidor y de la resolución de la salida (8, 10, 12 bits, etc.), que indica el número de pasos en los que se puede dividir la señal analógica detectada y leerla.

Los sistemas de "alimentación" pueden considerarse "analógicos" porque varían en todas sus propiedades interesantes: no hay un estándar para "alimentado" y "no alimentado", ¡ja!

Answer 3

Todas las señales en la naturaleza son señales analógicas. Se necesita una enorme capacidad de almacenamiento para guardar una señal analógica por completo. Por eso, en lugar de almacenar todos los valores, sólo se almacenan muestras de una señal y estas muestras sólo pueden tener valores predefinidos. El valor de las muestras se "redondea" al valor "permitido" más cercano. Esta representación de la señal se denomina señal digital y este conjunto predefinido de valores "permitidos" se representa mediante valores binarios (combinación de 1 y 0).

La electricidad que utilizamos en nuestra vida cotidiana para hacer funcionar los ordenadores, los frigoríficos y los televisores es una señal analógica. La salida de un micrófono es una señal analógica. Los ADC se utilizan para representar estas señales con valores binarios.

Nota: Como sólo se toman muestras y los valores se representan con niveles discretos, la conversión analógica-digital conlleva la pérdida de algunos detalles más finos en la señal. Pero la conversión suele hacerse con tal precisión que la pérdida de detalles está por debajo de los límites permitidos o más allá de los límites de la percepción humana.

Answer 4

Lo del ADC es útil si quieres describir la señal que recibes. Si sabes que estás recibiendo una señal numérica, y esperas que sea 0 o 1, tienes formas mucho más eficientes de saber si tu señal es 0 o 1.

Seguramente sabes que el 1 lógico suele ser 5V, y el 0 0V. Estos valores dependen de la tecnología que utilices (la mayoría de las piezas de los microprocesadores de gama alta utilizan ahora 1,2V como 1, y 0V como 0), pero siempre diré "5V" en mi respuesta, para facilitar la lectura.

¿De dónde viene? De los transistores. La electrónica digital utiliza transistores como conmutadores. Los transistores dejan pasar la corriente o la bloquean. Si pones 5V en la puerta de tu transistor, deja pasar la corriente, si pones 0V, bloquea la corriente (algunos transistores funcionan justo al revés, algunos son simplemente diferentes, pero no importa aquí). Usando 5V en todo tu circuito, puedes encender y apagar transistores usando otros transistores.

Entonces, ¿por qué precisamente 5V? De hecho, no necesitamos 5V. 4.5V funciona bien también, 5.5V funciona bien también, pero 10V probablemente hará que su transistor se queme, mientras que 2V hará que su transistor deje pasar algo de corriente, pero se resista a ella. En el primer caso, destruyes tu circuito, es obvio que no funcionará. En el segundo caso, no puedes predecir si tu salida permitirá poner el siguiente transistor a 0 o 1. Esto lleva a problemas lógicos, como que tu procesador haga una resta en lugar de una suma.

En resumen, necesitamos la lógica binaria y hacemos que la electrónica se comporte como un sistema lógico. Sólo hemos elegido algunas partes de las características analógicas que nos permiten hacer lógica, y evitamos hacer que los transistores estén entre el estado de paso y el de bloqueo, ya que no tiene sentido en la lógica binaria.

Answer 5

Creo que el aspecto que se trata de entender, y en el que la mayoría de la gente no piensa, es qué se entiende por "analógico" o "análogo".

Realmente significa "análogo" -> adjetivo (a menudo análogo a) comparable en ciertos aspectos.

Esto significa que es un representante en términos eléctricos (tensión, corriente) de una "señal" del mundo real. Si diseñas un sistema de sonido, no trabajas con el sonido, sino que utilizas un transductor (un micrófono) para convertirlo en una señal eléctrica, manipularlo en el ámbito eléctrico y volver a convertirlo cuando necesites escucharlo, lo que se hace a través de otro transductor (un altavoz).

La distinción en el ámbito eléctrico es si la señal es continua o discreta. La primera, confusamente, se llama simplemente "analógica" en el uso común, y la segunda se llama digital, también en el uso común.

Hay sistemas, relativamente raros ahora, que utilizan la neumática para controlar los sistemas neumáticos, y en algunos casos esos tenían control discreto ("digital") y control continuo. Son aire controlando aire, sin ningún paso "análogo" en el medio. Los automóviles utilizan sistemas mecánicos para controlar sistemas mecánicos (muelles, amortiguadores, etc.).

En algunos casos se puede convertir directamente la señal del mundo real (sonido, luz, etc.) en el dominio digital (señalización eléctrica discreta). Ejemplos sencillos podrían ser un cierre de contacto sensible a la temperatura para controlar un horno (encendido-apagado), hasta otros más complejos, como un sensor de imagen que detecta fotones individuales y los cuenta (a ese nivel se podría considerar que la luz ya está en unidades discretas -ya que el término se aplica de forma tan laxa- se podría considerar que ya es digital).

Aquí es un artículo que explica por qué la distinción entre lo analógico y lo digital quizá no sea significativa en ciertos ámbitos. Se trata simplemente de "cuál es la representación más sencilla que permite resolver un problema".