Una señal digital es cualquier señal discreta que se utiliza para representar datos como una secuencia de valores discretos ; en un momento dado, sólo puede tomar, como máximo, uno de un número finito de valores. [1] [2] [3] Esto contrasta con una señal analógica , que representa valores continuos ; en un momento dado representa un número real dentro de un rango continuo de valores.
Las señales digitales simples representan información en bandas discretas de niveles analógicos. Todos los niveles dentro de una banda de valores representan el mismo estado de información . En la mayoría de los circuitos digitales , la señal puede tener dos posibles valores válidos; esto se llama señal binaria o señal lógica . [4] Están representados por dos bandas de voltaje: uno cerca de un valor de referencia (normalmente denominado tierra o cero voltios) y el otro un valor cerca del voltaje de suministro. Estos corresponden a los dos valores "cero" y "uno" (o "falso" y "verdadero") del dominio booleano , por lo que en un momento dado una señal binaria representa un dígito binario (bit).Debido a estoEn la discretización , los cambios relativamente pequeños en los niveles de la señal analógica no abandonan la envolvente discreta y, como resultado, son ignorados por los circuitos de detección del estado de la señal. Como resultado, las señales digitales tienen inmunidad al ruido ; El ruido electrónico , siempre que no sea demasiado grande, no afectará a los circuitos digitales, mientras que el ruido siempre degrada el funcionamiento de las señales analógicas hasta cierto punto. [5]
Ocasionalmente se utilizan señales digitales que tienen más de dos estados; Los circuitos que utilizan tales señales se denominan lógica multivalor . Por ejemplo, las señales que pueden asumir tres estados posibles se denominan lógica de tres valores .
En una señal digital, la cantidad física que representa la información puede ser una corriente o voltaje eléctrico variable, la intensidad, fase o polarización de un campo óptico u otro campo electromagnético , presión acústica, la magnetización de un medio de almacenamiento magnético , etcétera. Las señales digitales se utilizan en toda la electrónica digital , especialmente en equipos informáticos y transmisión de datos .
Definiciones [ editar ]
El término señal digital tiene definiciones relacionadas en diferentes contextos.
En electrónica digital [ editar ]
En electrónica digital , una señal digital es un tren de pulsos (una señal modulada en amplitud de pulso ), es decir, una secuencia de pulsos eléctricos de onda cuadrada de ancho fijo o pulsos de luz, cada uno ocupando uno de un número discreto de niveles de amplitud. [6] [7] Un caso especial es una señal lógica o una señal binaria , que varía entre un nivel de señal bajo y alto.
Los trenes de pulsos en circuitos digitales son generados típicamente por dispositivos de transistores de efecto de campo semiconductores de óxido metálico (MOSFET), debido a su rápida velocidad de conmutación electrónica de encendido y apagado y su capacidad de integración a gran escala (LSI). [8] [9] En contraste, los transistores BJT generan más lentamente señales analógicas que se asemejan a ondas sinusoidales . [8]
En procesamiento de señales [ editar ]
En el procesamiento de señales digitales , una señal digital es una representación de una señal física que se muestrea y cuantifica. Una señal digital es una abstracción discreta en tiempo y amplitud. El valor de la señal solo existe a intervalos de tiempo regulares, ya que solo los valores de la señal física correspondiente en esos momentos muestreados son significativos para el procesamiento digital posterior. La señal digital es una secuencia de códigos extraídos de un conjunto finito de valores. [10] La señal digital puede almacenarse, procesarse o transmitirse físicamente como una señal de modulación de código de impulsos (PCM).
En comunicaciones [ editar ]
En las comunicaciones digitales , una señal digital es una señal física de tiempo continuo, que alterna entre un número discreto de formas de onda, [3] que representan un flujo de bits . La forma de la forma de onda depende del esquema de transmisión, que puede ser un esquema de codificación de línea que permite la transmisión de banda base ; o un esquema de modulación digital , que permite la transmisión de banda de paso a través de cables largos o en una banda de radiofrecuencia limitada. Dicha onda sinusoidal modulada por portadora se considera una señal digital en la literatura sobre comunicaciones digitales y transmisión de datos, [11]pero considerado como un flujo de bits convertido a una señal analógica en la electrónica y las redes informáticas. [12]
En las comunicaciones, las fuentes de interferencia suelen estar presentes y el ruido suele ser un problema importante. Los efectos de la interferencia generalmente se minimizan filtrando las señales interferentes tanto como sea posible y utilizando la redundancia de datos . Las principales ventajas de las señales digitales para las comunicaciones a menudo se consideran la inmunidad al ruido al ruido y la capacidad, en muchos casos, como con datos de audio y video, para usar la compresión de datos para disminuir en gran medida el ancho de banda que se requiere en la comunicación. medios de comunicación.
Niveles de voltaje lógico [ editar ]
Una forma de onda que cambia que representa los dos estados de un valor booleano (0 y 1, o bajo y alto, o falso y verdadero) se denomina señal digital o señal lógica o señal binaria cuando se interpreta en términos de solo dos posibles. dígitos.
Los dos estados generalmente se representan mediante alguna medición de una propiedad eléctrica: el voltaje es el más común, pero la corriente se usa en algunas familias lógicas. Por lo general, se definen dos rangos de voltajes para cada familia lógica, que con frecuencia no son directamente adyacentes. La señal es baja cuando está en el rango bajo y alta cuando está en el rango alto, y entre los dos rangos el comportamiento puede variar entre diferentes tipos de puertas.
La señal de reloj es una señal digital especial que se utiliza para sincronizar muchos circuitos digitales. La imagen mostrada puede considerarse la forma de onda de una señal de reloj. Los cambios lógicos son provocados por el flanco ascendente o el flanco descendente. El flanco ascendente es la transición de un voltaje bajo (nivel 1 en el diagrama) a un voltaje alto (nivel 2). El flanco descendente es la transición de un voltaje alto a uno bajo.
Aunque en un modelo altamente simplificado e idealizado de un circuito digital, es posible que deseemos que estas transiciones ocurran instantáneamente, ningún circuito del mundo real es puramente resistivo y, por lo tanto, ningún circuito puede cambiar instantáneamente los niveles de voltaje. Esto significa que durante un tiempo de transición corto y finito, es posible que la salida no refleje correctamente la entrada y no corresponda a un voltaje lógicamente alto o bajo.
Modulación [ editar ]
Para crear una señal digital, una señal analógica debe modularse con una señal de control para producirla. La modulación más simple, un tipo de codificación unipolar , es simplemente encender y apagar una señal de CC para que los voltajes altos representen un '1' y los voltajes bajos sean '0'.
En los esquemas de radio digital, una o más ondas portadoras son moduladas en amplitud , frecuencia o fase por la señal de control para producir una señal digital adecuada para la transmisión.
Línea de abonado digital asimétrica (ADSL) a través de cables telefónicos , no utiliza principalmente lógica binaria; las señales digitales para portadoras individuales se modulan con diferentes lógicas valoradas, dependiendo de la capacidad de Shannon del canal individual.
Marcando [ editar ]
Las señales digitales pueden muestrearse mediante una señal de reloj a intervalos regulares pasando la señal a través de un flip-flop . Cuando se hace esto, la entrada se mide en el borde del reloj y la señal de ese momento. La señal se mantiene estable hasta el siguiente reloj. Este proceso es la base de la lógica síncrona .
También existe la lógica asincrónica , que no utiliza un solo reloj y, por lo general, funciona más rápidamente y puede utilizar menos energía, pero es significativamente más difícil de diseñar.
Ver también [ editar ]
- Video digital
- Procesamiento de señales digitales
- Convertidor de digital a analógico
- Interferencia entre símbolos
Referencias [ editar ]
- ^ Robert K. Dueck (2005). Diseño digital con aplicaciones CPLD y VHDL . ISBN 1401840302. Archivado desde el original el 17 de diciembre de 2017 . Consultado el 30 de agosto de 2017 .
Una representación digital puede tener solo valores discretos específicos
- ^ Proakis, John G .; Manolakis, Dimitris G. (1 de enero de 2007 ). Procesamiento de señales digitales . Pearson Prentice Hall. ISBN 9780131873742. Archivado desde el original el 20 de mayo de 2016 . Consultado el 22 de septiembre de 2015 .
- ^ a b Técnicas de comunicación analógica y digital Archivado 2017-12-17 en Wayback Machine : "Una señal digital es una forma de onda compleja y se puede definir como una forma de onda discreta que tiene un conjunto finito de niveles"
- ^ "Señal digital" . Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 13 de agosto de 2016 .
- ^ Horowitz, Paul; Hill, Winfield (1989). El arte de la electrónica, 2ª ed . Prensa de la Universidad de Cambridge. págs. 471–473. ISBN 0521370957.
- ^ B. SOMANATHAN NAIR (2002). Diseño de lógica y electrónica digital . PHI Learning Pvt. Ltd. p. 289. ISBN 9788120319561.
Las señales digitales son pulsos de ancho fijo, que ocupan solo uno de los dos niveles de amplitud.
- ^ Joseph Migga Kizza (2005). Seguridad de la red informática . Springer Science & Business Media. ISBN 9780387204734.
- ^ a b "Aplicación de MOSFET a los diseños de conmutación de energía de hoy" . Diseño Electrónico . 23 de mayo de 2016. Archivado desde el original el 10 de agosto de 2019 . Consultado el 10 de agosto de 2019 .
- ^ 2000 problemas resueltos en electrónica digital . Educación de Tata McGraw-Hill . 2005. p. 151. ISBN 978-0-07-058831-8.
- ^ Vinod Kumar Khanna (2009). Procesamiento de señales digitales . pag. 3.
Una señal digital es una forma especial de señal de tiempo discreto que es discreta tanto en tiempo como en amplitud, obtenida al permitir que cada valor (muestra) de una señal de tiempo discreto adquiera un conjunto finito de valores (cuantificación), asignándola un símbolo numérico según un código ... Una señal digital es una secuencia o lista de números extraídos de un conjunto finito.
- ^ JSChitode, Communication Systems , 2008: "Cuando una señal digital se transmite a larga distancia, necesita modulación CW".
- ^ Fred Halsall, Computer Networking and the Internet : "Para transmitir una señal digital a través de una línea de abonado analógica, se debe utilizar la transmisión modulada; esa es la señal eléctrica que representa el flujo de bits binarios de la salida (digital) de origen debe primero convertirse en una señal analógica que sea compatible con una señal de voz (de telefonía) ".
Enlaces externos [ editar ]
- Monty Montgomory. Show & Tell digital .
- CodSim 2.0: Laboratorio Virtual de Código Abierto para el Modelo de Comunicaciones de Datos Digitales Departamento de Arquitectura de Computadores, Universidad de Málaga. Simula codificaciones de línea digital y modulaciones digitales. Escrito en HTML para cualquier navegador web.
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