Análisis de los Convertidores Analógico-Digital
Estimados lectores, como su redactor tecnológico, Flavio, les explicaré en detalle el funcionamiento y la importancia de los convertidores de señal analógica a digital, comúnmente conocidos como ADC o Convertidores A/D. Estos dispositivos electrónicos son esenciales para convertir señales como la voz humana en un formato digital, simplificando así su procesamiento y haciéndolas inmunes a las interferencias que usualmente afectan a las señales analógicas.
¿Cómo opera un Convertidor Analógico-Digital?
Una señal analógica se caracteriza por su variabilidad continua en amplitud y su fluidez en el tiempo. En contraste, las señales digitales se distinguen por tener una amplitud y temporalidad discretas. El convertidor analógico-digital transforma una señal analógica en digital mediante un proceso periódico que acota el ancho de banda de la señal inicial, permitiendo su representación en el dominio digital.
Proceso de Conversión Analógica-Digital
La digitalización de una señal implica la medición periódica de su amplitud o tensión y su posterior conversión a un conjunto finito de niveles de tensión, conocidos como niveles de cuantificación, que luego se almacenan como números enteros en un dispositivo de memoria.
Procedimientos involucrados:
- Muestreo: Es la captura periódica de la amplitud de la señal, que permite evaluar su nivel. Durante y después del muestreo, la señal permanece en formato analógico.
- Retención: Las muestras son conservadas temporalmente por un circuito específico para facilitar su evaluación.
- Cuantificación: Este paso implica medir el voltaje y asignar a cada muestra un nivel de salida específico, proceso que introduce una distorsión conocida como «ruido de cuantificación».
- Codificación: Finalmente, los niveles de tensión obtenidos se traducen a un código binario u otro sistema de codificación.
Variedades de Convertidores A/D
Existen diversos métodos para la conversión de señales analógicas a digitales, cada uno con sus características y aplicaciones específicas.
Convertidor Flash ADC
El Flash ADC es un convertidor de respuesta inmediata y una de las opciones más veloces disponibles. Este sistema se compone de múltiples comparadores y una red resistiva que divide la tensión. A pesar de su alta frecuencia de muestreo y rapidez, su costo elevado es una desventaja considerable.
ADC de Aproximación Sucesiva
Este tipo se distingue por su búsqueda binaria en los niveles de cuantificación. Aunque no es el más veloz, es uno de los más precisos y económicos, idóneo para aplicaciones con demandas moderadas de resolución y velocidad.
ADC de Integración
Optimizado para medidores digitales como amperímetros o voltímetros, este convertidor utiliza la integración en el tiempo para la conversión de señales. Su alta precisión compensa la baja velocidad y resolución.
ADC de D. Wilkinson
Desarrollado en 1950, el convertidor de Wilkinson emplea un método de carga y descarga de capacitores para generar una salida lineal y precisa, adecuada para ciertos tipos de mediciones científicas.
ADC de Extensión de Tiempo (TS-ADC)
El TS-ADC es una tecn
ología emergente que emplea técnicas de extensión de tiempo para mejorar la resolución sin aumentar significativamente el área del chip o el consumo de energía, lo que le confiere un gran potencial para aplicaciones futuras en microelectrónica.
En , los ADC representan un componente crítico en el mundo de la electrónica y la digitalización, posibilitando la interpretación de las señales del mundo real por dispositivos electrónicos. Su selección dependerá del equilibrio deseado entre velocidad, precisión y costo.