tema1 introduccion a los sistemas digitales
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TEMA 1:
INTRODUCCIN A LOS SISTEMAS DIGITALES
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SISTEMAS. ANALISIS Y SINTESIS
SISTEMA
E1 E2 E3CANALES CANALES
SISTEMA
E4 E5 E6DE
ENTRADA
DE
SALIDA
SISTEMA ESTRUCTURA
ELEMENTOS ENLACES
COMPORTAMIENTO CANALES DE ENTRADA CANALES DE SALIDA
ESTRUCTURA DEL SISTEMA
COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA
Anlisis
S t iSntesis
ANALISIS FUNCION DE TRANSFERENCIA
SALIDA = F(Entrada, Estado del sistema)
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Seal Analgica Una seal transporta informacinv
g Una seal transporta informacinanalgica si el modelo matemtico quela describe es una funcin continua.La informacin la proporciona el valor
t
La informacin la proporciona el valorque toma la seal en cada instante.
t
Una misma seal puede transportar tanto i f i l i di it l
Seal Digital
informacin analgica como digital.
v Una seal transporta informacin digitalsi el modelo matemtico que la describees una funcin discreta. En la prctica
t
pdos niveles elctricos.La informacin se codifica mediante elnmero de pulsos (cambios de nivel) sunmero de pulsos (cambios de nivel), suanchura, frecuencia, etc.
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INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DIGITALES
Lo analgico Lo digital
Lo real Lo virtual
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Magnitud analgica: representacin temporal continua.
Ejemplos: temperatura, presin, velocidad, ...
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Variable digital: representacin temporal discreta.
Estrictamente no tienen una realidad fsica.
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Si i li l Si queris que realice algn trabajo me lo tenis que expresar con nmeros. Pero NO con nmerosPero NO con nmeros decimales, como es
vuestra costumbre, si no con nmeros binarios.
Contando en decimal: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10,11, 12, 13 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, ..., 98, 99, 100, 101, ...
Contando en binario: 0, 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000, 1001, 1010, 1011, 1100, 1101, 1110, 1111, 10000, 10001, ....
En los circuitos de las mquinas digitales, los ceros y los unos se materializan en forma de niveles de tensin.
NIVELES LOGICOS 0 0 voltios 1 5 voltiosNIVELES LOGICOS: 0 0 voltios, 1 5 voltios
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MATERIALIZACION FISICA DE LOS NIVELES LOGICOS
MAQUINADIGITAL
A
MAQUINADIGITAL
B
1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1
A B
1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1
5 Voltios
0 VoltiosIDEAL
Nivel lgico 1 ~ 5 V
0 Voltios
Nivel lgico 0 ~ 0 V REAL5 V
Tiempo
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CONVERSIN ANALGICA-DIGITAL Y DIGITAL ANALGICA GENERALIDADESDIGITAL-ANALGICA: GENERALIDADES.
El mundo real es por naturaleza analgico. En la mayora de los casos es ms adecuado el procesamiento digital.
Si se quiere tratar digitalmente seales analgicas procedentes del mundo fsico es precisoi t l l t d l lid d l i di it l i t f tidintercalar en la entrada y en la salida de la mquina digital unos interfaces convertidoresanalgico-digital y digital-analgico, respectivamente, que permitan al procesador digitalinteraccionar con el mundo fsico que le rodea.
SEN-SOR
MUNDO FSICO
CONVER-
TIDORMAQUINA
DIGITAL
CONVER-
TIDOR ACTUA-DORMUNDO FSICO
MAGNITUD ANALGICA
MAGNITUD ANALGICA
SEAL ANALGICA EN TENSIN O
CORRIENTE
SEAL DIGITAL
SEAL ANALGICA EN TENSIN O
CORRIENTE
SEAL DIGITAL
La digitalizacin es un proceso que aplicado a una seal analgica permite obtener unai d l i i d bi i
SORFSICOA/D
DIGITALD/A
DOR FSICO
representacin de la misma como una secuencia de nmeros binarios. El proceso inverso (conversin digital-analgica) permite obtener una seal analgica a partir
de una secuencia binaria.
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CONVERSIN ANALGICA-DIGITAL Y DIGITAL-ANALGICA: GENERALIDADESEn la figura se muestra grficamente el proceso de digitalizacin aplicado a una seal analgica parag g p g p g plongitudes de palabra de 4 y 5 dgitos binarios. Se toman muestras de la seal analgica a intervalos detiempo regulares y la magnitud de la seal en estos instantes se expresa en binario. La muestra analgicaqueda truncada al entero inferior.
El resultado de la digitalizacin sera la secuencia de palabras cdigo obtenidas Adems es preciso
1111
1110
111101110111100
El resultado de la digitalizacin sera la secuencia de palabras cdigo obtenidas. Adems, es precisoaadir a esta secuencia la frecuencia de muestreo utilizada.
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11100110111101011001110001011110110
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00111001100010100100000110001000001
00000000100000
TIEMPO TIEMPO
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CONVERSIN ANALGICA-DIGITAL Y DIGITAL-ANALGICA: Ejemplo
En la figura se muestra grficamente el proceso de digitalizacin aplicado a una seal analgica. Se hatomado una muestra de la seal analgica cada milisegundo. La magnitud de la muestra se ha expresadodigitalmente con una palabra cdigo de 4 dgitos binarios. Se ha asumido (en este caso) que una unidadbinaria representa la dieciseisava parte de la amplitud mxima de la seal analgica.
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CONVERSIN ANALGICA-DIGITAL Y DIGITAL-ANALGICA: Ejemplo (continuacin)En la figura inferior se muestra el resultado que se obtendra en la salida de un convertidor D/A cuya entrada es
li t d l i d l b di bt id l di it li i t ialimentada con la secuencia de palabras cdigo obtenida en la digitalizacin anterior.
Se trata de una aproximacin a la seal original. Esta aproximacin se mejora aumentando, en la digitalizacin, lalongitud de palabra (por tanto el nmero de escalones posibles) y la frecuencia de muestreo (es decir, el nmero demuestras por segundo).
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muestras por segundo).
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INTRODUCCIN. PROCESAMIENTO DIGITAL.
L l d i t l tifi i l t t i t l i DLos procesos reales, ya sean de origen natural o artificial, presentan un comportamiento analgico. De manera que, cuando se mide una magnitud implicada en uno de estos procesos, se obtiene una seal analgica que contiene la informacin relativa a dicha magnitud.
El procesamiento analgico de estas seales frecuentemente presenta serios inconvenientes.El procesamiento analgico de estas seales frecuentemente presenta serios inconvenientes.
El procesamiento digital de seales (DSP), de implementacin asequible con las modernas mquinas digitales, proporciona una serie de capacidades y ventajas no disponibles en el procesamiento analgico.
PROGRAMABILIDAD: un mismo sistema fsico puede ser utilizado en una gran variedad de casos con slo reprogramarlo.
ESTABILIDAD: el comportamiento de una mquina digital no se ve alterado por cambios en las condicionesESTABILIDAD: el comportamiento de una mquina digital no se ve alterado por cambios en las condiciones ambientales (temperatura, presin, humedad, paso del tiempo, etc. ) siempre que stos se mantengan dentro de unos mrgenes.
REPETITIVIDAD: todas las mquinas digitales (del mismo tipo) bajo el control del mismo programa realizanREPETITIVIDAD: todas las mquinas digitales (del mismo tipo) bajo el control del mismo programa realizan las mismas operaciones y obtienen los mismos resultados.
POSIBILIDAD DE UTILIZAR CDIGOS QUE PERMITEN LA DETECCIN Y CORRECIN DE ERRORES.
SIMPLICIDAD EN EL ALMACENAMIENTO Y TRANSMISIN DE DATOS.
POSIBILIDAD DE COMPRESIN DE DATOS.
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BCDsistemas
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