Conversión Analógica a Digital: Proceso, Pasos y Ventajas

Introducción a la Conversión A/D

Una señal analógica representa un fenómeno de manera continua, mientras que una señal digital se representa mediante dígitos (sistema binario) y es de naturaleza discreta.

La digitalización es el proceso mediante el cual se transforma una señal analógica a dígitos.

Ventajas de la Señal Digital

• Es más robusta: Es menos susceptible al ruido debido a que se basa en dos estados discretos. La señal funciona dependiendo del emisor o el receptor.
• Mejora el almacenamiento y las copias.
• Mejora el procesamiento de las señales.
• Permite la compresión de archivos.
• Facilita la detección y corrección de errores.

Pasos del Proceso de Digitalización

El proceso de digitalización consta de tres pasos principales:

1. Partiendo de una señal analógica continua, se toman muestras. Se toman más muestras cuanta mayor frecuencia tenga la señal.
2. Se observa el valor de cada muestra. Si es necesario, ese valor se redondea.
3. Se asigna una palabra binaria a cada valor.

1. Muestreo

Es el proceso mediante el cual se realiza la toma de muestras de la señal analógica. Representa la discretización en el tiempo.

Teorema de Nyquist

Indica el número mínimo de muestras a tomar para poder reconstruir la señal original sin pérdida de información. Establece que "La frecuencia de muestreo debe ser igual o superior al doble de la frecuencia máxima de la señal a muestrear".

Un ejemplo común es el mínimo de muestreo para audio de alta fidelidad, que es de 44.1 KHz, considerando que la frecuencia máxima que escucha el ser humano es aproximadamente 20 KHz.

2. Cuantificación

Proceso mediante el cual se asigna a cada muestra un valor discreto dentro de un conjunto preestablecido de niveles.

A mayor número de niveles posibles, mayor fidelidad y menor error introducido en el proceso. El número de niveles es 2 elevado al número de bits utilizados para representar cada muestra.

Al error introducido en este proceso se le conoce como error de cuantificación.

3. Codificación

Proceso mediante el cual se asigna a cada muestra cuantificada su representación binaria correspondiente.

Conceptos Clave en Digitalización

Flujo Binario (Tasa de Bits)

Cantidad de bits por segundo generados durante el proceso de digitalización (bits por segundo, bps). Se calcula multiplicando la frecuencia de muestreo por el número de bits utilizados por muestra.

Espacio Ocupado

Se calcula multiplicando el flujo binario por el tiempo. Su unidad típica es el Kilobyte (Kbyte).

• 8 bits = 1 byte
• 1 Kbyte = 1024 bytes