Practica_2_convertir una señal analogica a digital - Mauricio axel 20

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INSTITUO TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ACAPULCO
NOMBRE DE LA PRACTICA: CONVERTIR UNA SEÑAL ANALÓGICA A UNA SEÑAL DIGITAL.
NOMBRE DEL ALUMNO: ALBERTO JOSUÉ ABARCA LÓPEZ (18320789)
CARLOS ALBERTO CANTÚ PALACIOS (18320820)
JOSÉ MANUEL AGUILAR BARROSO (18320791)
MAURICIO AXEL LÓPEZ ANSELMO (18320904)
ROBERTO LÓPEZ GARCÍA (18320905)
SANDOVAL NAVARRETE ANDRÉ JUNIOR (18320991)
GONZÁLEZ MARTÍNEZ KEVIN BRANDON (18320871)
NOMBRE DEL PROFESOR: FRANCISCO RIOS ESCALERA
INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES
MATERIA: FUNDAMENTOS DE TELECOMUNICACIONES
 
Fecha de Entrega: 15/10/2020
Resumen.
CONVERTIR UNA SEÑAL ANALÓGICA A UNA SEÑAL DIGITAL.
Un conversor o convertidor de señal analógica a digital (Conversor Analógico Digital, CAD; Analog-to-Digital Converter, ADC) es un dispositivo electrónico capaz de convertir una señal analógica, ya sea de tensión o corriente, en una señal digital mediante un cuantificador y codificándose en muchos casos en un código binario en particular. Donde un código es la representación unívoca de los elementos, en este caso, cada valor numérico binario hace corresponder a un solo valor de tensión o corriente.
En la cuantificación de la señal se produce pérdida de la información que no puede ser recuperada en el proceso inverso, es decir, en la conversión de señal digital a analógica y esto es debido a que se truncan los valores entre 2 niveles de cuantificación, mientras mayor cantidad de bits mayor resolución y por lo tanto menor información perdida.
Se utiliza en equipos electrónicos como computadoras, grabadores de sonido y de vídeo, y equipos de telecomunicaciones.
Funcionamiento
Muestreo
Es el proceso de tomar muestras de la señal a intervalos periódicos. Es una modulación por amplitud de pulsos PAM. Matemáticamente se expresa como:
Circuitalmente se puede implementar mediante una llave electrónica (como lo puede ser un transistor JFet) y capacitor para retención. O mediante un circuito multiplicador implementando con amplificadores operacionales.
En general el proceso de cuantificación y codificación es realizado en el mismo paso salvo que se necesite realizar una codificación específica.
Reporte.
Conversión analógica a digital.
El primer paso para poder conseguir la conversión es a lo que se llama muestreo que consiste en tomar muestras del valor que la señal analógica tiene en algunos momentos, el muestreo se debe realizar con intervalos de tiempo de la misma duración, es muy importante que mantenga una gran precisión para que así puedan recogerse las muestras en el momento adecuado.
 
cómo podemos observar el eje horizontal es el que registra el tiempo
Tenemos diez espacios de tiempo exactamente iguales.
La primera muestra parte del punto central de coordenadas es decir del número 0.
Cada muestra de la señal se toma en el momento preciso, no puede ser antes ni después.
De este modo es como queda el muestreo de la señal analógica.
El segundo paso se llama cuantificación, este paso implica en tomar las muestras del proceso anterior y encasillarlas dentro de unos valores permitidos.
Para visualizar a que valor corresponde cada muestra tomada se trazan 8 niveles repartidos a lo largo del eje vertical ,4 positivos y 4 negativos.
Algo a tener en cuenta es que las ninguna de las muestras tomatas debe estar en un nivel intermedio, es decir que su valor siempre va estar situado en el nivel determinado y nunca entre dos de ellos, a esto se le conoce como valores discretos, esto quiere decir que el valor de una muestra se cuantifica ósea se redondea al valor más cercano.
El valor de cada muestra se coloca después de ser tomada y se mantiene hasta que llega la toma de la muestra siguiente.
Seguimos con la codificación, que es el tercer y último paso, como su nombre lo indica, a los valores de las muestras tenemos que codificarlos para que un sistema digital los pueda entender y los pueda procesar.
El sistema binario que consiste en unos y ceros, debemos revisar que dígitos binarios utilizaremos, en los sistemas digitales se suele usar como primer valor el cero.
Convertimos los valores a dígitos binarios y quedan de la siguiente manera.
 a este conjunto de digito binarios, que individualmente se le conocen como bits se le llama palabra y el sistema de codificación recibe el nombre de PCM(pulse code modulation) modulación mediante codificación de impulsos. 
A continuacion codificaremos en binario los valores obtenidos de la señal analogica.
así obtenemos el código que corresponde a la conversión a señal digital del pequeño pedazo de señal analógica.
Vamos a restaurar la señal analógica a partir del código anterior.
Como podemos observar la señal resultante no es exactamente igual que la que teníamos originalmente y a esta diferencia se le conoce como:” error de cuantificación “este error produce un ruido una vez decodificada sin embargo con las grabaciones de 16 bits que utilizan en los CD el nivel de ruido es inapreciable.
Resumen.
“DAC... lo que siempre quisiste ENTENDER”
Dispositivos de conversión de audio analógico a audio digital. “Digital to Analog converter”
· La mayoría de los dispositivos de audio existentes en el mercado actual, tienen integrados los dispositivos DAC (Desde audífonos, receptores bluetooth, teléfonos celulares, adaptadores, entre otros). 
Un ejemplo para comprender el funcionamiento de los DAC:
-Método de grabación de un disco LP
Al tocar una nota en una guitarra generara una onda de sonido que viaja a través de las partículas del aire, estas siendo captadas por una membrana de un micrófono interpretando estas señales generando campos magnéticos que convierte en corriente eléctrica.
Toda esta información estará siendo recibida por una consola de sonido la cual se encargará de modificar aspectos de la información obtenida (como lo serian picos de audio o interferencia) y siendo manipulada para obtener la mayor calidad posible, de ahí un almacenamiento maestro se encargará de respaldar toda esta información para su posterior imprenta en un disco LP.
Para el proceso de reproducción de audio, se talla en el disco toda una serie de caminos con toda la información del audio que se quiere replicar, esto para que la tornamesa sea capaz de reproducir la mayor cantidad de información posible, esto es gracias a los movimientos generados por la aguja magnética pasando por estos patrones, dándole así las señales magnéticas al amplificador para reproducir el audio deseado.
En este proceso se pierden varias frecuencias de las ondas originales ya que estas serian eliminadas por lo difícil que seria imprimirlas en el disco LP y que el oído humano no las capta de manera en su totalidad. 
-Dentro de todo esto, toda la información grabada de manera analógica es de alta resolución, esto no la hace mejor que la almacenada de manera digital. 
En el año de 1981, las dos compañías SONY y PHILIPS en conjunto crearían el primer formato de almacenamiento digital de CD, consiguiendo convertir la información analógica a lenguaje de computadora para que esta sea capas de ser almacenada en un disco con una película magnética y que un dispositivo lo lea mediante un visor laser.
El proceso de almacenamiento de información para este formato digital comparte varios elementos con el analógico, al captar una onda de audio con un micrófono y que esta información sea interpretada por una consola de sonido, será pasado a un dispositivo llamado “Analog to digital converter” convirtiendo la información recibida en señales eléctricas a lenguaje de computadora (Código binario) almacenándose finalmente en discos duros para su posterior replicación a un CD o su conversión a distintos formatos de audio, como lo puede ser PCM y DSD.
Con todo este proceso se a logrado almacenar toda la información capturada de manera analógica a elementos que una computadora podrá interpretar.
En este punto entran los DAC, ya que la información que guarda el equipo estará en lenguaje computacional y si queremos nosotros interpretaresta información necesitaremos hacer el proceso de manera inversa. 
Aquí es donde aparece el primer inconveniente de la digitalización de información, el cual es que no toda la información almacenada será devuelta igual. 
Durante este proceso todos los datos que se quieren reproducir tienen un rango muy grande de valores, los cuales algunos no son necesarios para interpretar lo que pasa. 
 El ser humano no es capaz de escuchar todas las ondas de sonido emitidas por un instrumento o similares, las cuales se pierden. Esto para la digitalización es importante ya que los datos que sean convertidos de analógico a digital tendrán que ser modificados para su reproducción.
Para estas situaciones tenemos la medida del rango dinámico, que es la diferencia de energía(db) entre el nivel de sonido más bajo y el más alto (ruido), entonces podemos decir que, a mayor diferencia, mayor rango dinámico.
Esto se utiliza para la compresión de las ondas de sonido que el convertidor digital utilizara como referencia para la replicación de estos datos, ofreciendo más o menos información de los archivos analógicos. 
A partir de este punto, los DAC toman el control de los procesos requeridos para la conversión de audio y esto dependerá de la calidad del dispositivo y los componentes que lo integran.
Los DAC generalmente se dividen en 4 partes:
· Parte eléctrica (Amarillo).
· Parte de entradas (Verde).
· Parte de salidas (Azul).
· Parte de conversión (Blanco).
Parte eléctrica:
Esta se encarga de estabilizar y filtrar la corriente eléctrica que es recibida por el dispositivo para que no cause la distorsión de algún elemento electrónico afectando el funcionamiento y la calidad del equipo.
Parte de entradas:
Esta se divide entre los elementos que son recibidos mediante las distintas conexiones y el reloj atómico interno del DAC para la sincronización de datos.
Parte de salida:
Parte encargada de recibir la señal convertida a analógica y enviarlas al exterior, teniendo que amplificar la señal recibida de forma clara para que la salida sea la mejor posible.
Parte de conversión:
El circuito electrónico que se encarga de la conversión de los datos mediante el procesamiento de información mediante un chip especializado.
-el microchip que sea implementado en el DAC dependerá del fabricante.
Todos estos elementos y factores cambiaran entre los distintos modelos de DAC´S que se encuentren en el mercado, ya que cada uno tendrá características y funciones distintas.
Esto ya variara entre las funciones que queremos que este realice, en qué campo llegaría a trabajar y cuales serian el resto de dispositivos que lo acompañaran en la tarea de conversión de audio. Ya que un equipo de alta calidad y un DAC genérico no aprovecharían todo el potencial de los componentes y así a la inversa.
Reporte - “DAC... lo que siempre quisiste ENTENDER”
Por lo visto en las clases de fundamentos de telecomunicaciones se han visto videos que nos redactan el funcionamiento de los DACs.
El material revisado nos indica es que el DAC está presente en la mayoría de los dispositivos (auriculares, teléfonos, radios, etc.), el DAC (digital to analog converter) o conversor de digital a analógico es un dispositivo que nos sirve para convertir un archivo de computadora en lenguaje de unos y ceros hacia una forma analógica de sonido.
El ingeniero nos presenta un ejemplo, que nos dice: que al tocar una guitarra esta genera una onda de sonido y esta es captada por un micrófono y este los convierte en corriente eléctrica que a su vez es enviada a una consola, donde un ingeniero de sonido hace su trabajo. A través de otros dispositivos se puede grabar la información, llamados LP.
Un dato importante es que toda música grabada analógicamente y también reproducida analógicamente es de alta resolución.
Al llegar la música digital se aumenta el rango dinámico, el cual nos permite tener un rango de sonido mucho más alto, así como también mucho más bajo, con el paso del tiempo varias empresas crearon el formato digital de CD, que lo que hacia era convertir la música digital en lenguaje de computadora, por lo que se tenía que realizar la conversión de analógica a digital.
El formato digital se puede dividir en 3 tipos: PCM, CD, DSD.
El ser humano no es capaz de escuchar todas las ondas de sonido emitidas por un instrumento o similares, las cuales se pierden. Esto para la digitalización es importante ya que los datos que sean convertidos de analógico al digital tendrán que ser modificados para su reproducción.
los DAC toman el control de los procesos requeridos para la conversión de audio y esto dependerá de la calidad del dispositivo y los componentes que lo integran.
Los DAC generalmente se dividen en 4 partes:
-	Parte eléctrica 
-	Parte de entradas 
-	Parte de salidas 
-	Parte de conversión 
Dependiendo del tipo de DAC estos elementos podrían cambiar.
Resumen.
“DACs portátiles, Mega review y comparación de 9 diferentes.”
Aquí se presentará la comparación entre varios modelos de DACs, desde conectores sencillos que cumplen esta función, hasta DAC´s especializados para ciertas tareas ya a nivel profesional.
De primeras se escuchará un audio de referencia para la comparación entre los distintos modelos a presentar, esto con el propósito de que sea perceptible las diferencias entre estos dispositivos.
El audio de referencia esta configurado en una grabación binaural, esto para que unos audífonos sean capas de replicar el ambiente de la grabación, teniendo que el lado izquierdo y el lado derecho reproduzcan distintos fragmentos del audio.
La prueba consistirá en que en un audio será reproducido a un audio fijo usando los distintos dispositivos DAC, para esto se repetirá el mismo audio para tenerlo de referencia.
- El modelo de DAC de spectra es el dispositivo con la configuración de volumen mas alta en esta comparación, con una calidad de audio aceptable y el DAC IBASSO que tiene una buena calidad de audio con un mayor rango de decibeles para reproducir en comparación,
El DAC Tempotec sonata HD tiene un menor volumen, pero la calidad de audio que esta presenta es muy superior a los anteriores. El teléfono celular LG V35 tiene la función de comportarse como un DAC pero esta no es de muy buena calidad, presentando un volumen bajo y una calidad de audio distorsionada
El DAC XDUOO tiene una calidad de audio decente y un volumen aceptable tirando a bajo y el HIDZS SONATA 2 tiene un volumen relativamente alto en comparación a los otros DACs aquí presentados y una buena calidad de audio.
-La comparación entre el Galaxy A70 y el LG V35 Low es entre la calidad de audio que presentaría el modelo Samsung con un volumen menor al LG V35 ya que este ultimo tiene una mayor capacidad en los decibeles que puede reproducir a comparación a las frecuencias del Galaxy A70.
Reporte - “DACs portátiles, Mega review y comparación de 9 diferentes.”
En las clases en línea de la materia de “Fundamentos de telecomunicaciones” se han revisado varios materiales los cuales presentan información útil para la materia, teniendo que revisar varios dispositivos que se utilizan en el almacenamiento de audio, uno de ellos son los DAC (Los DAC o Digital to analogue converter es un conversor capaz de transformar la señal digital en analógica).
En el material presentado se realiza una comparación entre distintos DAC, mostrando sus características únicas, la manera de usarlos adecuadamente, su valor en el mercado y cuales serian las diferencias en contra de los otros dispositivos DAC.
En el presente, los ingenieros de grabación convierten las señales analógicas en una corriente de bits de números (unos y ceros). Esa serie de números es una señal de audio digital. Para poder escucharla, es necesario volver a convertirla en una señal analógica.
Por eso necesitamos DACs. Sin ellos, no podríamos disfrutar de la portabilidad y comodidad del audio digital.
Como hemos dicho el DAC realizará la conversión de digital a analógico. Para obtener la mejor calidad de sonido éste tendrá que tener unas prestaciones determinadaspara conseguir la mejor calidad, por supuesto también afecta el formato en que tengamos almacenada la música.
Tenemos DAC que permiten escuchar, por ejemplo, la música almacenada en nuestro ordenador en nuestro amplificador con una calidad de 16, 24 o 32 bits, según modelo. Cuanto mayor mejor será pues es capaz de trabajar con más niveles.
Esto es algo relativo pues depende del oído de cada usuario, del equipo, altavoces y archivo.