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Posted by on Abr 5, 2015 in E. Otros | 0 comments

Señal digital: Introducción

Señal digital: Introducción

En este tutorial hablaremos acerca de lo que son las señales digitales, las señales digitales únicamente nos pueden proporcionar dos estados (ALTO y BAJO), o en efecto 0 y 1, visto desde el punto vista digital. Aunque realmente, señales digitales, no existen, ya que esto implica tener un tiempo de subida o bajada de cero, lo que resulta imposible en un caso real. Todas las señales físicas son analógicas aunque decimos que se comportan como señales digitales aquellas que se aproximan a dicho comportamiento.

Claros ejemplos de señales digitales los encontramos en buses de comunicación, en señales de reloj de dispositivos electrónicos, señales de PWM para modular potencia en un elemento, entre otros.

señal digital 1

Señal digital.

En la imagen anterior se muestra un ejemplo de una señal digital simulada. Observando la imagen de izquierda a derecha, cada división rectangular nos divide el tiempo que transcurre entre un estado y otro. Esta división temporal se representa en función de la escala en el eje x del osciloscopio.

Al momento que una señal digital cambia de un estado bajo a un estado alto, se le conoce como un impulso positivo. En el caso contrario, se le conoce como un impulso negativo. Los impulsos están formados por dos flancos, un flanco de subida y un flanco de bajada. Estos como se mencionaba anteriormente tienen un tiempo determinado en un caso real (Tienen valor de cero en tiempo para el caso ideal).

impulso positivo 1

Ejemplo de un impulso positivo.

En la siguiente imagen se puede apreciar que el impulso negativo inicia desde que la señal está en su mayor amplitud.

señal digital

Ejemplo de un impulso negativo.

Señales digitales reales

Los impulsos reales, no son ideales ya que producen efectos de sobre impulso y rizado. Esto ocurre debido a los efectos capacitivos e inductivos parásitos intrínsecos en el sistema. Este comportamiento dependerá a gran medida del medio en donde se transmita la señal.

En una señal digital real, se considera que el tiempo de subida inicia desde que el impulso pasa del 10 % hasta que llega al 90% de la amplitud final del mismo, esto para efectos de medición. Esta convención aplica para ambos casos. En la siguiente figura podemos observar el comportamiento de una señal “digital” real.

señal digital

Comportamiento real de una señal digital.

Características de las señales digitales

Una señal digital, consiste en una serie de pulsos, estas señales se clasifican como periódicas y no periódicas.

Señales periódicas

Son aquellas donde la serie de pulsos se repite a intervalos de tiempo fijo, a estos intervalos se les denomina periodo (T). La frecuencia, es la velocidad a la que se repite este periodo y se mide en hercios (Hz). Por lo que se implica que la frecuencia es el inverso del periodo.

señal digital

Señal digital periódica.

El periodo en una señal periódica lo definimos como cada uno de los intervalos de tiempo en donde inicia la señal. Por lo que se deduce la siguiente afirmación para señales periódicas.

P  = T1 = T2 = Tn = T

De lo anterior mente mencionado:

F = 1/T

Señales no periódicas

En una señal digital no periódica los impulsos no son iguales en función del tiempo, como se puede apreciar en la siguiente figura.

señal digital

Señal digital no periódica

 Para este caso bastara con mencionar que las señales digitales no periódicas quedan fuera del alcance de este tutorial.

Ciclo de trabajo de señal digital

El ciclo de trabajo (DC) se define en función de el tiempo en alto (tw) respecto a todo el periodo. En el caso de una señal digital periódica lo podemos calcular con solo medir estos tiempos y realizando la división de la siguiente manera.

DC = (tw/T) x 100%

señal digital

Ciclo de trabajo

En este caso, el periodo es de 10 mili segundos como se menciono hace un momento, por lo tanto, la frecuencia se expresaría de la siguiente manera.

F = (1/T) = (1/10 ms) = 100 Hz

Y el ciclo de trabajo de la siguiente manera.

DC = (tw/T) x 100   =  (1 ms/10 ms) x 100%  =  10%

Este tutorial es una pequeña introducción a las señales digitales, ideal para calcular ciclos de trabajo, periodos o frecuencias de nuestras señales de reloj o pulsos de control. Si tienes alguna duda, sugerencia o comentario, porfavor compártelo con nosotros.

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