• DEFINICIÓN :

es un dispositivo para convertir señales digitales con datos binarios en señales de corriente o de tensión analógica. Hay distintos componentes que pueden intervenir en este proceso, como interruptores simples, red de resistores, fuentes actuales o condensadores. Un convertidor de analógico a digital (ADC) realiza la operación inversa.

Las señales en la naturaleza tienen las características de ser continuas en su magnitud y en el diagrama temporal. La digitalización es necesaria para el procesamiento, almacenamiento y filtrado de señales analógicas con los beneficios que las señales digitales conllevan, como mayor inmunidad al ruido, circuitos electrónicos más simples para el procesamiento y almacenamiento. Representación unívoca de los elementos, cuya cantidad de símbolos es proporcional siendo n la cantidad de bits.

Especificaciones :

Existe una amplia variedad de DAC como circuitos integrados o bien como paquetes encapsulados. Hay que conocer las especificaciones más importantes de los fabricantes a fin de evaluar un DAC en una determinada aplicación.

• Resolución: La resolución porcentual de un DAC depende única y exclusivamente del número de bits de entrada del convertidor. Por esta razón, en las fichas técnicas se detalla de esta manera. Un DAC de 10 bits tiene una resolución más sensible (mayor exactitud) que uno de 8 bits. Este dato es extrapolable a las especificaciones de lectores de CD o equipos integrados.
• Precisión: Los fabricantes de DAC tienen varias maneras de establecer la precisión o exactitud. A las dos más comunes se las llama Error de Escala Completa y Error de Linealidad (o en ocasiones, directamente linealidad), que normalmente se expresan como un porcentaje de la salida de escala completa del convertidor (%FS).

• El error de escala completa es la máxima desviación de la salida del DAC de su valor estimado (teórico).

• El error de linealidad es la desviación máxima en el tamaño de etapa del teórico. Algunos de los DAC menos económicos tienen errores de escala completa y de linealidad en el intervalo 0.01% – 0.1%.

• Tiempo de respuesta: La velocidad de operación de un DAC se explica como tiempo de respuesta, que es el periodo que se requiere para que la salida pase de cero a escala completa cuando la entrada binaria cambia de todos los ceros a todos los unos. Los valores comunes del tiempo de respuesta variarán de 50 ns a 10 ms. En general, los DAC con salida de corriente tendrán tiempos de respuesta más breves que aquéllos con una de voltaje. Por ejemplo, un DAC puede operar como salida de corriente o bien de voltaje. Su tiempo de respuesta a su salida es menor cuando se utiliza salida de corriente que cuando se emplea la de voltaje.
• Voltaje de balance: En teoría, la salida de un DAC será cero voltios cuando en la entrada binaria sean todo ceros. En la práctica, habrá un voltaje de salida pequeño producido por el error de balance del amplificador del DAC. Este desplazamiento es comúnmente 0.05% FS. Casi todos los DAC con voltaje tendrán una capacidad de ajuste de balance externo que permite eliminar el desequilibrio.

• Otras características son la posibilidad de conversión unipolar o bipolar; el código utilizado en la información de entrada (generalmente, los convertidores digitales analógicos operan con el código binario natural o con el decimal codificado en binario, BCD), su tensión de referencia, que puede ser interna o externa (si es externa puede ser variada entre ciertos márgenes); así mismo, deberá tenerse en cuenta la tensión de alimentación, el margen de temperatura y su tecnología interna.

Aplicaciones :

se utilizan siempre que la salida de un circuito digital tiene que ofrecer un voltaje o corriente analógicos para impulsar o activar un dispositivo analógico. Algunas de las aplicaciones más comunes se describen a continuación:

• Control: la salida digital de una computadora puede convertirse en una señal de control analógica para ajustar la velocidad de un motor o para controlar casi cualquier variable física.
• Análisis automático: los ordenadores personales pueden ser programados para generar las señales analógicas (a través de un DAC) que se necesitan para analizar circuitos analógicos. La respuesta de salida analógica del circuito de prueba normalmente se convertirá en valor digital por un ADC.
• Control de amplitud digital: un DAC multiplicativo se puede utilizar para ajustar digitalmente la amplitud de una señal analógica. Recordemos que éste genera una salida que es el producto de un voltaje de referencia y la entrada binaria. Si dicho voltaje es una señal que varía con el tiempo, la salida del DAC seguirá esta señal, pero con una amplitud determinada por el código de entrada binario. Una utilización normal de esta aplicación es el “control de volumen” digital, donde la salida de un circuito o computadora digital puede ajustar la amplitud de una señal de audio.
• Convertidores A/D: varios tipos de convertidores A/D utilizan unos DAC que son parte de sus circuitos. La mayoría de las señales de audio modernas se almacenan de forma digital (por ejemplo, MP3s y CDs) y para poder ser escuchadas a través de altavoces deben ser convertidas en analógicas. Lectores de CD, reproductores digitales de la música, y tarjetas de sonido de los PC montan por ello un dispositivo de este tipo de forma interna.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA CONVERSIÓN ANALÓGICO DIGITAL :

VENTAJAS

• No introduce ruidos en la transmisión.
• Se guarda y procesa mucho más fácilmente que la analógica.
• Posibilita almacenar grandes cantidades de datos en diferentes soportes
• Permite detectar y corregir errores con más facilidad.
• Las grabaciones no se deterioran con el paso del tiempo como sucede con las cintas analógicas.
• Permite realizar grabaciones sucesivas sin que se pierda ninguna generación y, por tanto, calidad.
• Permite la compresión para reducir la capacidad de almacenamiento.
• Facilita la edición visual de las imágenes y del sonido en un ordenador o computadora personal, utilizando programas apropiados.
• El rayo láser que graba y reproduce la información en CDs y DVDs nunca llega a tocar físicamente su superficie.
• No la afecta las interferencias atmosféricas (estática) ni de otro tipo cuando se transmite por vía inalámbrica, como ocurre con las transmisiones analógicas.

DESVENTAJAS

• Para su transmisión requiere un mayor ancho de banda en comparación con la analógica.
• La sincronización entre los relojes de un transmisor inalámbrico digital y el receptor requiere que sea precisa, como ocurre con el GPS (Global Positioning System – Sistema de Posicionamiento Global).
• Las transmisiones de las señales digitales son incompatibles con las instalaciones existentes para transmisiones analógicas.

DIGITALIZACIÓN DE LA SEÑAL ANALÓGICA

En una señal eléctrica analógica, los valores de tensión positivos y negativos pueden mantenerse con un valor constante, o también pueden variar en una escala que va de «0» volt, hasta el valor máximo que tenga fijado, pasando por valores intermedios. Sin embargo, en la señal digital, a diferencia de la analógica, solamente existen dos condiciones: hay voltaje o no hay voltaje y su variación no ocurre de forma continua, sino de forma discreta, a intervalos de tiempo determinados.

Las variaciones que sufren los valores de tensión o voltaje en una señal analógica, al convertirse en digital se transforma en código numérico binario, representado exclusivamente por los dígitos “0” y “1”. En ese caso, el “0” significa que no existe ningún impulso eléctrico de tensión o voltaje, mientras que el “1” significa que sí hay voltaje con un mismo valor siempre en volt.

Representación gráfica una señal digital integrada por valores discretos binarios de ceros y unos.

Representación gráfica de una señal real de audio digital

En la actualidad infinidad de dispositivos electrónicos, como los ordenadores o computadoras (PC),  los equipos de grabación y reproducción de audio y vídeo modernos, los teléfonos fijos y móviles o celulares, así como una gran cantidad de dispositivos destinados a realizar investigaciones científico-técnicas y de análisis médicos, basan su funcionamiento en la tecnología digital.

Por otra parte, todos los CDs y DVDs que utilizamos en nuestras casas, ya sean previamente grabados, o vírgenes para grabar imágenes, películas, juegos, programas para el ordenador, música, etc., emplean, igualmente, técnicas digitales para almacenar los datos.

• SONIDO ANALOGICO :

Para realizar la conversión, esos dispositivos utilizan, como elemento intermedio, un dispositivo denominado conversor analógico-digital o ADC(Analogic to Digital Converter), que recibe primeramente las señales eléctricas en forma de onda senoidal analógica (como la que proporciona el micrófono) y a continuación las convierte en señales digitales, codificadas en valores numéricos binarios, es decir, en «ceros» y  «unos»  ( 0 – 1 ).

. Onda sonora o acústica (voz, música, efectos, etc.). 

2. Micrófono.

 3. Onda senoidal analógica que se< obtiene  después  que  el  micrófono  convierte  los  sonidos  en  señales  eléctricas  de  audiofrecuencia.

 4. ADC (Analogic to Digital Converter–Conversor Analógico Digital). 

5. Señal digital formada por ceros y< unos ( 0 – 1 ), obtenida después que la señal analógica es procesada por el ADC. 

6. Salida  de  la  señal< de audio digitalizada, lista para ser grabada.

En las cámaras fotográficas y de vídeo digitales, así como en los escáneres, existe un sensor denominado CCD (Charge Coupled Device – Dispositivo de carga acoplada) o, en su defecto, un sensor CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor – Semiconductor de óxido metálico complementario), que son los encargados de convertir las imágenes que reciben en señales eléctricas analógicas

En ese caso, al igual que ocurre con el micrófono, un ADC se encarga de convertir esas señales analógicas en señales digitales de imagen, para que puedan ser almacenadas como tales en una videocinta, en la tarjeta de memoria del dispositivo, o en cualquier otro dispositivo de almacenamiento digital, para su posterior visualización.

Sensor CCD (Charge Coupled Device – Dispositivo de carga acoplada) de una cámara fotográfica digital, que permite captar imágenes analógicas en forma de impulsos eléctricos. Una vez tomada la foto, un ADC o conversor analógico-digital se encarga de convertir las señales analógicas en señales eléctricas de unos (1) y ceros (0), que serán las encargadas de convertir la imagen original en imagen digitalizada para su procesamiento o impresión

Otro ejemplo de conversión analógico-digital lo tenemos en el módem que comúnmente se utiliza para recibir y enviar mensajes de correo electrónico y/o multimedia por el ordenador o computadora y para conectarnos a Internet. El principio de funcionamiento del módem se basa en transformar las señales analógicas que se reciben a través de la línea telefónica en señales digitales, para que el sistema operativo del ordenador o computadora las pueda interpretar.

Muchos de esos dispositivos, como el propio módem y las grabadoras de sonido y de imágenes digitales, poseen también un DAC (Digital-to-Analog Converter – Conversor digital-analógico) que realiza después el proceso inverso, es decir, convierten las señales digitales en señales analógicas.

Esa nueva conversión de digital a analógico es estrictamente necesaria hacerla, porque el sonido analógico es el único audible, o sea, el único que reconoce nuestro sentido de oído. Igualmente, los impulsos eléctricos analógicos son los únicos capaces de mover el cono de un altoparlante o bafle para reproducir de nuevo los sonidos originales, cosa que no pueden hacer los impulsos eléctricos de  “1” y “0” del código binario o digital. Por tanto, para hacer audible la codificación de los sonidos digitales por el/los altoparlantes o bafles, es necesario convertirlos de nuevo en señales eléctricas analógicas, con sus correspondientes variaciones de tensiones o voltajes.