Analógica 2: señal

Un sistema por lo general está compuesto en su primera etapa por una señal física que queremos medir, con un sensor, y que se transforma a una señal eléctrica. Ésta señal tiene unas características y necesita de un acondicionamiento.

Hay muy distintos tipos de señales, por ejemplo: eléctricas, ópticas, radiadas y acopladas capacitiva e inductivamente.

Para el análisis, y mejorar la representación de la señal de entrada, usamos un equivalente, bien sea de Thevenin (si nos conviene que sea en tensión), o de Norton (en corriente).

Ahora vamos a ver las diferentes características que definen a una señal:

Amplitud, nivel y rango

Una señal suele estar compuesta por 2 componentes: una continua y/o una alterna. A la componente continua se la asocia con el nivel, y a la alterna con la amplitud.

La señal puede ser periódica y de valor medio conocido. En éste caso el valor medio es el nivel. Sería el caso de una senoidal pura superpuesta a un nivel de continua. Muy bonito. Veamos sus características:

senoidalsuperp

Como veis, se puede extraer fácilmente el nivel, que coincide con el valor medio (\displaystyle U_{m}), se puede calcular una amplitud en un tiempo (\displaystyle u(t_{1})) determinado (al ser una senoidal tendrá una frecuencia, una amplitud máxima (\displaystyle U_{max})...), y la amplitud pico a pico (\displaystyle A_{pp}) así como el mínimo.

También hay otras señales que son de valor desconocido y desconociendo el valor medio. En ése caso tomamos el nivel como el valor mínimo y la amplitud máxima como el pico máximo menos el nivel:

señaldesconocida

Impedancia de salida

Ésto es muy importante porque cuando en un sistema tenemos algo como ésto:

sist2

Lo que tenemos es un divisor de tensión, y entra en juego lo que llamaremos el factor de desadaptación de impedancias (que al fin y al cabo no es más que la fórmula del divisor):

 \displaystyle V_{e} = V_{s} \cdot \frac{Z_{e}}{Z_{e}+Z_{s}}

También ocurre con un equivalente de Norton, pero entonces es un divisor de corriente:

\displaystyle I_{e} = I_{s} \cdot \frac{Z_{s}}{Z_{s}+Z_{e}}

Lo normal es que cuando tenemos un equivalente de Thevenin, que la fuente es de tensión, la impedancia sea baja, mientras que con el equivalente de Norton y su fuente de corriente, la impedancia sea alta.

¿Cómo mido la impedancia de un sistema?

  • Con el equivalente de de Thevenin o Norton (¡No me digas!)
  • Con un cálculo de tensión a circuito abierto y de corriente en cortocircuito (ésto no lo hagáis en la práctica...), de forma que Z = V/I, de toda la vida
  • El cálculo con fuentes dependientes. Ésto ya lo puse en Electricidad II. Se cortocircuitan las fuentes de tensión y se abren las de corriente (independientes), se añade una fuente virtual de valor conocido (V o I) y se calcula el otro valor (I o V), volvemos a que: Z=V/I.
  • Experimentalmente, que mola más. Medimos la tensión a circuito abierto (Va), ponemos un potenciómetro en "modo resistencia variable", y variamos el potenciómetro hasta que obtenemos una V=Va/2. En éste punto, la resistencia del potenciómetro es la misma que la impedancia de salida.

Tipología de la señal

Veamos los distintos tipos:

  • Single Ended: un terminal coincide con masa:

sist3

 

  • Pseudo-diferencial: un terminal tiene un potencial fijo distinto a 0 y el otro es variable:

sist4

 

  • Diferencial: los dos terminales tienen un potencial variable:

sist5

 

Además, podemos clasificarlos también según la conexión de la masa:

  • Grounded: la masa de la señal es igual a la del sistema
  • Flotante: no coinciden

Ancho de banda

Es el rango de frecuencias en el que se hallan todas las componentes frecuenciales de la señal. Dicho más sencillamente:

BW = fmáx - fmín

Puede ser

  • Estrecho: hay poca variación de frecuencia alrededor de una central (p.ej. un sistema DC)
  • Amplio: entre ésto encontraríamos varios sistemas como sensores de sonido y vibración (0-10Khz), señales transitorias, audio (20hz - 20Khz), radio (20khz - 100Mhz) o video (0 - 150Mhz)

Éstas son todas las características que se le pueden atribuir a la señal que vamos a procesar. Lo próximo es caracterizar el sistema de procesado.

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *