Conversión Análogo - Digital DE Señales Mediante Matlab PDF

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DIGITAL DE MEDIANTE MATLAB. Universidad Santo RESUMEN En este laboratorio pondremos en todo lo aprendido hasta el momento desde elaborar filtros activos y pasivos, manejo de de una con su respectivo aliasing. Palabras claves filtros pasabajos, aliasing, de adc,dac. ABSTRACT In this laboratory we wil...

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CONVERSIÓN ANÁLOGO - DIGITAL DE SEÑALES MEDIANTE MATLAB. Universidad Santo Tomás

RESUMEN En este laboratorio pondremos en práctica todo lo aprendido hasta el momento desde cómo elaborar filtros activos y pasivos, manejo de Matlab-Simulink, digitalización de una señal con su respectivo aliasing. Palabras claves filtros pasabajos, aliasing, digitalización de señales, adc,dac. ABSTRACT In this laboratory we will put into practice everything we have learned until the moment of how to elaborate active and passive filters, management of Matlab-Simulink, digitalization of a signal with its respective aliasing. Keywords Low pass filters, aliasing, signal digitization, adc, dac I. INTRODUCCIÓN En este laboratorio se usará el generador de señales para producir la entrada de nuestro sistema, realizando su respectivo muestreo evitando el aliasing, para una correcta conversion analogica-digital.

II. OBJETIVOS El fin de este laboratorio es convertir una señal analoga a digital, buscamos reconocer todo el proceso que conlleva hacerlo, desde un buen muestreo hasta aplicar los conceptos de Teorema de Nyquist y filtros antialiasing. Se puede decir que habrá 4 etapas en todo el laboratorio y esto con el fin de conocer el funcionamiento de cada filtro y el sistema. la primera consta de conectar la señal directamente a la tarjeta y ver la salida en el osciloscopio. la segunda es adicionar un filtro pasa bajos activo no inversor a la entrada de la señal y comparar su salida. Tercera parte incluir otro circuito (pasa bajos RC pasivo) que actúe como reconstructor.

Para última se nos recomendó añadir al simulink otro bloque de ganancia añadiendo un sistema. III. MARCO TEÓRICO Dado que al convertir una señar analogica a digital tenemos que generar un muestreo, se debe crear un filtro antialiasing para que al momento de aplicarlo no generen imperfección en las mismas.

Imagen 1: Muestreo de una señal. El propósito de este filtro es eliminar cualquier presencia de las frecuencias superiores a la frecuencia de muestreo/2. Según el teorema de muestreo de Nyquist.

Cosas a resaltar de este filtro es que no destruye los datos y por tanto siempre se pondra recuperar la señal analogica original.

distorsión no deseada a la señal de entrada: El ruido de cuantificación. IV.

Teorema de muestreo de Nyquist Shannon Fue desarrollado en 1928 por Nyquist Shannon y probado matemáticamente por Claude Shannon en 1949. Puede considerarse en dos partes: ❖ La primera donde se demuestra que es posible recuperar exactamente una señal de ancho de banda limitada a partir de muestras. ❖ La segunda describe cómo reconstruir la función utilizando estas muestras (problema de interpolación) Aliasing: Es un fenómeno propio de la conversion de analogica-digital, en el cual la frecuencia de la señal reconstruida es menos que el de la señal original, lo cual ocurre cuando la frecuencia de muestreo es demasiada baja, por esta razón utilizamos los filtros. Dac: También llamado “Digital to analogue converter” en un conversor capaz de transformar la señal digital de cualquier fuente en una señal analogica.

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METODOLOGÍA

MATERIALES Osciloscopio. Matlab. Generador de señales. Fuente dual Circuito con 2 filtros pasa bajos. Tarjeta Discovery.

Primero abrimos matlab simulink y creamos un programa compuesto por un DAC y un ADC unidos por un amplificador con ganancia de: 3.3/4095 como se muestra en la imagen.

Imagen 3:Programa en Matlab-Simulink. Luego subimos el software a la tarjeta Discovery asignando los respectivos pines de entrada y salida de la señal. Mediante el generador de señales, configuramos una señal con frecuencia de 1kHz y una amplitud de 3Vpp. Luego conectamos esa señal al pin de la entrada de la tarjeta y la salida la conectamos al osciloscopio, obteniendo el muestreo de la señal.

Imagen 2: Funcionamiento de un DAC y un ADC. Permitiendo transformar la información en forma de 0 y de 1 de cualquier archivo almacenado en nuestros dispositivos y pasarlo a informacion analogica. Cuantificación: En este proceso se mide el nivel de voltaje de cada una de las muestras. Consiste en asignar un margen de calor de una señal analizada a un único nivel de salida. en su versión ideal, añade como resultado una

Imagen 4: Muestreo obtenido de la señal.

Luego, creamos un filtro antialiasing mediante un filtro pasa bajos de primer orden activo.

Imagen 5:Filtro pasa bajos activo 1er orden no inversor. Este filtro nos ayudará a mejorar la señal y evitaremos obtener el aliasing en la señal. Conectaremos la salida del generador de señales a la entrada del filtro y la salida del filtro irá a la entrada de la tarjeta, posteriormente vamos a crear un nuevo filtro de reconstrucción (Imagen 6), el cual se encargará de tomar la señal y reconstruirla mediante las muestras tomadas.

Imagen 7: Señal reconstruida con una frecuencia de 1k. En la imagen anterior podemos apreciar la señal de salida del generador en el canal 1 y la señal reconstruida en el canal 2. Cuando aumentamos la frecuencia en el generador de señales, pudimos notar como la señal se veía de manera más parecida a la original aunque presentando un poco de distorsión debido a la frecuencia.

Imagen 6:Filtro pasa bajos pasivo 1er orden. Por último, vamos a conectar la salida de la tarjeta Discovery al filtro de reconstrucción y la salida del filtro será la que leeremos con el canal del osciloscopio quedando lo siguiente. V. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Al momento de ver la señal final en el osciloscopio, nos dimos cuenta que logra ser reconstruida pero se ve un tanto distorsionada a bajas frecuencias.

Imagen 8: Señal reconstruida con una frecuencia de 2k. VI. CONCLUSIONES ❖ Se logro hacer la conversion de la señal analogica a digital y cumplimos con todas las etapas planteadas en los objetivos. ❖ Tuvimos varios inconvenientes con el programa al momento de subirlo a la tarjeta. A pesar de que el computador contaba con todos los drivers y la

tarjeta estaba funcionando correctamente varias veces nos tocó pedir un pc prestado para programarla. ❖ Es importante saber que después de subir muchas veces programas a la discovery, se puede saturar por lo tanto procuren resetearla una vez utilizada. ❖ Al conectar el primer filtro antialiasing debemos estar seguros de cómo esta sistema, ya que si conectamos en nuestro caso un filtro inversor puede ocasionar un corto y dañar la tarjeta. VII. BIBLIOGRAFÍA [2] M.L. Meade, C.R. Dillon (1991).Signals and Systems. [3] Alexander D. Poularikas (2006).Signals and Systems Primer with MATLAB [4] Wakerly, J., & Alatorre Miguel, E. (2001). Diseño digital. México: Person Educación de México....