Universidad de Cundinamarca. Patiño, Vidal. Comunicaciones Digitales

MUESTREO Y RETENCIONCesar Patiño Ramírez, Wendy Vidal Ríos.

Abstract: En el presente informe se describe en qué consiste el muestreo y retención de una señal análoga, utilizando amplificadores operacionales.

PALABRAS CLAVES: Muestreo y Retención.

1. INTRODUCCIÓN

Los circuitos de muestreo y retención se utilizan para muestrear una señal analógica en uninstante dado y mantener el valor de la muestra durante tanto tiempo como sea necesario.Los instantes de muestreo y el tiempo de retención están determinados por una señal lógica de control, y el intervalo de retención depende de la aplicación a la que se destine elcircuito. Por ejemplo, en los filtros digitales las muestras deben ser mantenidas durante eltiempo suficiente para que tenga lugar la conversión de analógica a digital.

2. MARCO TEORICO.

2.1 CIRCUITOS DE MUESTREO Y RETENCION

La mayoría de los circuitos de muestreo y retención utilizan un condensador para mantenerla tensión de muestra. El interruptor controlado electrónicamente es el medio para cargar rápidamente el condensador hasta la tensión de muestra y luego suprimir la entrada de manera que el condensador pueda retener la tensi6n deseada.

Figura 1. Circuitos de muestreo y retenci6n: (a) circuito simple con interruptor, (b) formas de onda.

En la práctica, los interruptores electrónicos y los condensadores no son perfectos y presentan discrepancias respecto a los valores o estados ideales. Entre las especificaciones mas importantes están las de tiempo de apertura y tiempo de adquisici6n. Se puede explicar lo que es el tiempo de apertura que dicho tiempo es el máximo retardo entre el instante en que la lógica de control ordena al interruptor que se abra y el instante en que realmente ocurre la apertura.

El tiempo de apertura de un sistema determina esencialmente el tipo de interruptor que se debe utilizar. Si este tiempo es del orden de milisegundos, puede ser un relé. Con interruptores FET los tiempos de apertura son normalmente de 50 a 100 ns, mientras que con interruptores con diodo muy rápidos el tiempo de apertura es mucho menor de 1 ns. A consecuencia del tiempo de apertura hay una incertidumbre en el ritmo o cadencia de muestreo que puede degradar las prestaciones del sistema. Se suele seleccionar un interruptor cuyo tiempo de apertura sea mucho menor que la inversa del ritmo de muestreo.

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Figura 2. Tiempo de apertura y su efecto.

Como el circuito de salida es capacitivo, tarda un cierto tiempo antes de que la tensión del condensador (salida) sea idéntica a la entrada. El tiempo de adquisición es el intervalo más corto transcurrido desde que se da la orden de muestra hasta que se puede dar la orden de retención y se obtenga como resultado una tensi6n de salida que sea aproximadamente la tensión de entrada con la exactitud necesaria.

Figura 3. Tiempo de adquisición.

2.2 MATERIALES.

Protoboard. Generador de señales. 2 amplificadores operacionales(741). mosfet. Osciloscopio. 555 (Monoestable). Resistencias.

2.2 DESARROLLO DE LA PRACTICA.

Para el desarrollo de esta práctica la cual es de Muestreo y Retención, se necesita implementar un circuito de control para disparar el mosfet o fet que se va a utilizar.

Para este caso se utilizo la siguiente configuración para el lm 555 con el fin de generar los pulsos de disparo.

Figura 4. LM555 (Monoestable)

Con este circuito se procede a calcular el valor del capacitor para un tiempo de 1 seg, 2 seg y 1 Ms.

T=R∗C

C=TR

C= 210K

C=200uF

Para obtener los otros valores se realizan las operaciones anteriores con el fin de llenar la siguiente tabla.

TIEMPO CAPACITOR RESISTENCIA2 s 200uf 10K1s 100uf 10K

10ms 100nf 10KTabla: Tabla de valores obtenidos.

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Con los valores obtenidos se procede a simular para cada uno de los tiempos. en primer lugar se obtiene la respuesta del 555 a un tiempo de 10 ms.

Figura 5. Salida del sistema a 10 ms.

A continuación de dispuso a simular con el valor del capacitor de 100 us para un segundo.

Figura 6. Salida 555 a 1 seg

El siguiente paso fue el de simular el circuito de muestreo y retenedor.

Figura 7. Circuito muestreo y Retenedor.

con el circuito anterior se puede observar el muestreo y la retención de la señal de entrada análoga.

Figura 8. Salida PAM a 1 seg.

El siguiente paso fue el de la implementación del circuito de muestreo y retención con el fin de comprobar el comportamiento del mismo frente a lo teorico.

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Figura 9. Montaje muestreo y retención.

Al realizar dicho montaje se observa el comportamiento del mismo, en primer lugar observamos el comportamiento del 555 en configuración monoestable.

Figura 9. Señal de reloj 555.

En la figura anterior se observa la respuesta del 555 a través del osciloscopio digital, al tener esto se procede observar el comportamiento del sistema general.

Figura 10. Pam.

En la figura anterior se observa la señal de salida del sistema Pam, en donde podemos observar que la señal es muy cercana a la señal de entrada que entes caso es una señal seno.

CONCLUSIONES.

Esta técnica de modulación se basa en una señal de referencia, en nuestro caso una señal sinusoidal, modular una segunda señal, en nuestro caso será una señal de pulsos.

Al terminar se pudo comprobar la modulación por pulsos PAM, se observo que los valores de la modulación PAM eran cercanos a los valores de la señal de información, esto se debe básicamente a que al hacer el muestreo, gracias a la señal de pulsos generada por el 555, mantenía sus valores, solamente, como su nombre lo indica sacaba muestras a la señal de información y lo transportaba o modulaba a la señal PAM final.

en el transcurso de la practica se observo que el muestreo siempre se debe hacer al doble y un poco más de lo recomendado o lo establecido.

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