Sistema Digital y Sistema Sistema Analógico: Analógico: concepto,, ventajas y ejemplos concepto 1. Sistema Analógico Analógico y Sistema Digital
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Señal Analógica
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Señal Digital
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Ventajas Ve ntajas de los Circuitos Digitales
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Ventajas Ve ntajas del procesado digital de señales frente al analógico
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Ejemplos de aquellos sistemas analógicos que aora se an vuelto digitales
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Ejemplo de un sistema electrónico analógico
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Sistemas que utili!an m"todos digitales y analógicos
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#i$liograf%a
Sistema Analógico y Sistema Digital
Los circuitos circuitos electrónicos electrónicos se pueden dividir en dos amplias categorías: digitales analógicos. La electrónica electrónica digital digital utili!a magnitudes con valores discretos" mientras #ue la electrónica analógica emplea magnitudes con valores continuos. $n sistema digital es cual#uier dispositivo destinado a la generación" transmisión" procesamiento o almacenamiento almacenamiento de de se%ales se%ales digitales. digitales. &am'i(n un sistema digital es una com'inación de dispositivos dise%ado para manipular cantidades )ísicas o in)ormación in)ormación #ue #ue est(n representadas en )orma digital* es decir" #ue sólo puedan tomar valores discretos. La maoría de las veces estos dispositivos son electrónicos" pero tam'i(n pueden ser mec+nicos" magn(ticos o neum+ticos. ,ara el an+lisis an+lisis la síntesis síntesis de de sistemas digitales 'inarios se utili!a como -erramienta el +lge'ra de oole. Los sistemas digitales pueden ser de dos tipos: •
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Sistemas digitales com$inacionales com$inacionales: /on a#uellos en los #ue la salida del sistema sólo depende de la entrada presente. ,or lo tanto" no necesita módulos de memoria memoria"" a #ue la salida no depende de entradas previas.
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Sistemas digitales secuenciales: La salida depende de la entrada actual de las entradas anteriores. 0sta clase de sistemas necesitan elementos de memoria #ue recoan la in)ormación de la -istoria -istoria pasada pasada del sistema.
,ara la implementación de los circuitos digitales" se utili!an puertas lógicas " & transistores transistores.. 0stas puertas siguen el comportamiento comportamiento de de algunas )unciones 'ooleanas. /e dice #ue un sistema es analógico cuando las magnitudes de la se%al se representan mediante varia'les varia'les continuas" continuas" esto es análogas a las magnitudes #ue dan lugar a la generación de esta se%al. $n sistema analógico contiene dispositivos #ue manipulan cantidades )ísicas representadas en )orma analógica. 0n un sistema de este tipo" las cantidades varían so're un intervalo continuo de valores. sí" una magnitud analógica analógica es a#uella #ue toma valores continuos. $na magnitud magnitud digital es a#uella #ue toma toma un conunto de valores discretos. La maoría de las cosas #ue se pueden medir cuantitativamente aparecen en la naturale!a en )orma analógica. $n eemplo de ello es la temperatura temperatura:: a lo largo de un día la temperatura no varía entre" por eemplo" 2 ;< o 25 ;< de )orma instant+nea" sino #ue alcan!a todos los in)initos valores #ue entre ese intervalo. tros eemplos de magnitudes analógicas son el tiempo tiempo"" la presión presión"" la distancia" el sonido sonido.. Señal Analógica
$na se%al analógica es un voltae o corriente #ue varía suave continuamente. $na onda senoidal es una se%al analógica de una sola )recuencia. Los voltaes de la vo! del video son se%ales analógicas #ue varían de acuerdo con el sonido o variaciones de la lu! #ue corresponden a la in)ormación #ue se est+ transmitiendo. Señal Digital
Las se%ales digitales" en contraste con las se%ales analógicas" no varían en )orma continua" sino #ue cam'ian en pasos o en incrementos discretos. La maoría de las se%ales digitales utili!an códigos 'inarios o de dos estados. Ventajas de los Circuitos Digitales
La revolución electrónica -a estado vigente 'astante tiempo* la revolución del =estado sólido= comen!ó con dispositivos analógicos aplicaciones como los transistores los radios transistori!ados.
por #u( -a surgido a-ora una revolución digital? e -ec-o" e?isten muc-as ra!ones para dar pre)erencia a los circuitos digitales so're los circuitos analógicos: Reproducibilidad de resultados. ado el mismo conunto de entradas tanto en valor como en serie de tiempo" cual#uier circuito digital #ue -u'iera sido dise%ado en la )orma adecuada" siempre producir+ e?actamente los mismos resultados. Las salidas de un circuito analógico varían con la temperatura" el voltae de la )uente de alimentación" la antig@edad de los componentes otros )actores. Facilidad de diseño. 0l dise%o digital" a menudo denominado =dise%o lógico=" es lógico. o se necesitan -a'ilidades matem+ticas especiales" el comportamiento de los pe#ue%os c ircuitos lógicos puede visuali!arse mentalmente sin tener alguna idea especial acerca del )uncionamiento de capacitores" transistores u otros dispositivos #ue re#uieren del c+lculo para modelarse. Flexibilidad y funcionalidad . $na ve! #ue un pro'lema se -a reducido a su )orma digital" podr+ resolverse utili!ando un conunto de pasos lógicos en el espacio el tiempo. ,or eemplo" se puede dise%ar un circuito digital #ue me!cle o codi)i#ue su vo! gra'ada de manera #ue sea a'solutamente indesci)ra'le para cual#uiera #ue no tenga su =clave= contrase%a" pero (sta podr+ ser escuc-ada virtualmente sin distorsión por cual#uier persona #ue posea la clave. Antente -acer lo mismo con un circuito analógico. Programabilidad. $sted pro'a'lemente a est( )amiliari!ado con las computadoras digitales la )acilidad con la #ue se puede dise%ar" escri'ir depurar programas para las mismas. ,ues 'ien" >adivine #u(B $na gran parte del dise%o digital se lleva a ca'o en la actualidad al escri'ir programas" tam'i(n" en los lenguajes de descripción de lenguaje de descripción de Hardware (HDLs, por sus siglas en ingl(s" 0stos lenguaes le permiten especi)icar o modelar tanto la estructura como la )unción de un circuito digital. dem+s de incluir un compilador" un CL típico tam'i(n tiene programas de simulación síntesis. 0stas -erramientas de programación so)tDare se utili!an para veri)icar el comportamiento del modelo de -ardDare antes #ue sea construido" para posteriormente reali!ar la síntesis del modelo en un circuito" aplicando unatecnología de componente en particular. Velocidad . Los dispositivos digitales de la actualidad son mu veloces. Los transistores individuales en los circuitos integrados m+s r+pidos pueden conmutarse en menos de 1 picosegundos" un dispositivo completo compleo construido a partir de estos transistores puede e?aminar sus entradas producir una salida en menos de 2 nanosegundos. 0sto signi)ica #ue un dispositivo de esta naturale!a puede producir 5 millones o m+s resultados por segundo. Economía. Los circuitos digitales pueden proporcionar muc-a )uncionalidad en un espacio pe#ue%o. Los circuitos #ue se emplean de manera repetitiva pueden =integrarse= en un solo =c-ip= )a'ricarse en masa a un costo mu 'ao" -aciendo posi'le la )a'ricación de productos desec-a'les como son las calculadoras" reloes digitales taretas musicales de )elicitación. $sted podría preguntarse" =>acaso tales cosas son algo 'uenoB= Eo importaF Avance tecnológico constante.
0?isten muc-as ra!ones por las #ue el procesado digital de una se%al analógica puede ser pre)eri'le al procesado de la se%al directamente en el dominio analógico. ,rimero" un sistema digital programa'le permite )le?i'ilidad a la -ora de recon)igurar las operaciones de procesado digital de se%ales sin m+s #ue cam'iar el programa. La recon)iguración de un sistema analógico implica -a'itualmente el redise%o del -ardDare" seguido de la compro'ación veri)icación para ver #ue opera correctamente.
&am'i(n desempe%a un papel importante al elegir el )ormato del procesador de se%ales la consideración de la precisión. Las tolerancias en los componentes de los circuitos analógicos -acen #ue para el dise%ador del sistema sea e?tremadamente di)ícil controlar la precisión de un sistema de procesado analógico de se%ales. 0n cam'io" un sistema digital permite un meor control de los re#uisitos de precisión. &ales re#uisitos" a su ve!" resultan en la especi)icación de re#uisitos en la precisión del conversor G del procesador digital de se%ales" en t(rminos de longitud de pala'ra" aritm(tica de coma )lotante )rente a coma )ia )actores similares. Las se%ales digitales se almacenan )+cilmente en soporte magn(tico cinta o disco sin deterioro o p(rdida en la )idelidad de la se%al" aparte de la introducida en la conversión G.
-aluros de plata para gra'ar im+genes. /in em'argo" el incremento en la densidad de los microcircuitos o =c-ips= de memoria digital -a permitido el desarrollo de c+maras digitales #ue gra'an una imagen como una matri! de 64 ? 48" o incluso arreglos m+s e?tensos de pi?eles donde cada pi?el almacena las intensidades de sus componentes de color roo" verde a!ul de 8 'its cada uno. 0sta gran cantidad de datos" alrededor de siete millones de 'its en este eemplo puede ser procesada comprimida en un )ormato denominado J,0H reducirse a un tama%o tan pe#ue%o como el e#uivalente al 5K del tama%o original de almacenamiento dependiendo de la cantidad de detalle de la imagen. e este modo las c+maras digitales dependen tanto del almacenamiento como del procesamiento digital. rabaciones de video. $n disco vers+til digital de mltiples usos I por las siglas de digital versatile disc) almacena video en un )ormato digital altamente comprimido denominado M,0HN2. 0ste est+ndar codi)ica una pe#ue%a )racción de los c uadros individuales de video en un )ormato comprimido semeante al J,0H codi)ica cada uno de los otros cuadros como la di)erencia entre (ste el anterior. La capacidad de un I de una sola capa un solo lado es de apro?imadamente 35 mil millones de 'its su)iciente para gra'ar casi 2 -oras de video de alta calidad un disco de do'le capa do'le lado tiene cuatro veces esta capacidad. rabaciones de audio. lguna ve! se )a'ricaron e?clusivamente mediante la impresión de )ormas de onda analógicas so're cinta magn(tica o un acetato L," las gra'aciones de audio utili!an en la actualidad de manera ordinaria discos compactos digitales <. Compact Discs). $n < almacena la msica como una serie de nmeros de 16 'its #ue corresponden a muestras de la )orma de onda analógica original se reali!a una muestra por canal estereo)ónico cada 22.7 microsegundos. $na gra'ación en < a toda su capacidad 73 minutos contiene -asta seis mil millones de 'its de in)ormación. !arburadores de automóviles. lguna ve! controlados estrictamente por cone?iones mec+nicas incluendo dispositivos mec+nicos =analógicos= inteligentes #ue monitorean la temperatura" presión. etc." en la actualidad los motores de los automóviles est+n controlados por microprocesadores integrados. iversos sensores electrónicos electromec+nicos convierten las condiciones de la m+#uina en nmeros #ue el microprocesador puede e?aminar para determinar cómo controlar el )luo de gasolina o?ígeno -acia el motor . La salida del microprocesador es una serie de nmeros v ariante en el tiempo #ue activa a transductores electromec+nicos #ue a su ve! controlan la m+#uina. El sistema telefónico. era una cuerdaB. Ancluso en la actualidad en la maor parte de los -ogares todavía se emplean tel()onos analógicos los cuales transmiten se%ales analógicas -acia la o)icina central < de la compa%ía tele)ónica. o o'stante en la maoría de las o)icinas centrales estas
se%ales analógicas se convierten a un )ormato digital antes #ue sean enviadas a sus destinos" a sea #ue se encuentren en la misma o)icina central o en cual#uier punto del planeta. urante muc-os a%os los sistemas tele)ónicos de conmutación privados ,O. private 'ranc- e?c-anges #ue se utili!an en los negocios -an transportado el )ormato digital todo el camino -acia los escritorios. 0n la actualidad muc-os negocios" o)icinas centrales los proveedores tradicionales de servicios tele)ónicos est+n cam'iando a sistemas integrados #ue com'inan la vo! digital con el tr+)ico digital de datos so're una sola red de ,rotocolo de Anternet A, por las siglas en ingl(s de ,rotocolo de Anternet. "em#foros. ,ara controlar los sem+)oros se utili!a'an tempori!adores electromec+nicos #ue -a'ilita'an la lu! verde para cada una de las direcciones de c irculación durante un intervalo predeterminado de tiempo. ,osteriormente se utili!aron relevadores en módulos controladores #ue podían activar los sem+)oros de acuerdo con el patrón del tr+)ico detectado mediante sensores #ue se incrustan en el pavimento. Los controladores de -o en día -acen uso de microprocesadores pueden controlar los sem+)oros de modo #ue ma?imicen el )luo ve-icular" o como sucede en algunas ciudades de ,odr+n algn día a no ser necesarios ni los do'les cinematogr+)icos )emeninos o masculinosB Ejemplo de un sistema electrónico analógico
$n eemplo de sistema electrónico analógico es el altavo!" #ue se emplea para ampli)icar el sonido de )orma #ue (ste sea oído por una gran audiencia. Las ondas de sonido #ue son analógicas en su origen" son capturadas por un micró)ono convertidas en una pe#ue%a variación analógica de tensión denominada se%al de audio. 0sta tensión varía de manera continua a medida #ue cam'ia el volumen la )recuencia del sonido se aplica a la entrada de un ampli)icador lineal. La salida del ampli)icador" #ue es la tensión de entrada ampli)icada" se introduce en el altavo!. Pste convierte" de nuevo" la se%al de audio ampli)icada en ondas sonoras con un volumen muc-o maor #ue el sonido original captado por el micró)ono.
Sistemas que utili!an m"todos digitales y analógicos
0?isten sistemas #ue utili!an m(todos digitales analógicos" uno de ellos es el reproductor de disco compacto <. La msica en )orma digital se almacena en el <. $n sistema óptico de diodos l+ser lee los datos digitales del disco cuando (ste gira los trans)iere al convertidor digitalNanalógico <" digitalNtoN analog converter. 0l < trans)orma los datos digitales en una se%al analógica #ue es la reproducción el(ctrica de la msica original. 0sta se%al se ampli)ica se envía al altavo!.
se gra'ó en el < se utili!ó un proceso #ue" esencialmente" era el inverso al descrito" #ue utili!a un convertidor analógico digital <" analogNtoNdigital converter. #i$liograf%a:
ise%o igital ,rincipios ,r+cticas Jo-n Q. RaSerl ,rentice Call Qundamentos de los /istemas Modernos de
Leer m+s: -ttp:GGDDD.monogra)ias.comGtra'aos27GanalogicoNNdigitalGanalogicoNNdigital.s-tmlVi?!!4csuMtr
Comparativa entre señales analógica y digital. Ventajas e inconvenientes. Una señal analógica es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y que puede verse como una forma de onda que toma un continuo de valores de amplitud y período en cualquier momento dentro de un intervalo de tiempos. La señal digital es un tipo de señal tamién generada por algún tipo de fenómeno electromagnético en que cada signo que codi!ca el contenido de la señal puede ser anali"ado en término de algunas magnitudes que representan valores especí!cos# en lugar de valores dentro de un cierto rango como $acía la analógica.
Ventajas de la señal digital frente a la analógica •
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Cuando una señal digital es atenuada o e%perimenta perturaciones leves# puede ser reconstruida y ampli!cada mediante sistemas de regeneración de señales. Cuenta con sistemas de detección y corrección de errores# que se utili"an cuando la señal llega al receptor& entonces compruean 'uso de redundancia( la señal# primero para detectar algún error# y# algunos sistemas# pueden luego corregir alguno o todos los errores detectados previamente. )acilidad para el procesamiento de la señal. Cualquier operación es f*cilmente reali"ale a través de cualquier soft+are de edición o procesamiento de señal. La señal digital permite la multigeneración in!nita sin pérdidas de calidad. ,sta ventaja sólo es aplicale a los formatos de disco óptico& la cinta magnética digital# aunque en menor medida que la analógica 'que sólo soporta como muc$o - o generaciones(# tamién va perdiendo información con la multigeneración.
/nconvenientes •
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0e necesita una conversión analógica1digital previa y una decodi!cación posterior# en el momento de la recepción. La transmisión de señales digitales requiere una sincroni"ación precisa entre los tiempos del reloj del transmisor# con respecto a los del receptor. Un desfase camia la señal reciida con respecto a la que fue transmitida. 0i se utili"a compresión con pérdida# ser* imposile reconstruir la señal original idéntica# pero si una parecida dependiendo del muestreo tomado en la conversión de analógico a digital.
Un sistema analógico tiene muc$as limitaciones que los sistemas digitales permiten solventar& por ejemplo# un sistema analógico dee respertar unos criterios de calidad que afectan a la transmisión de la señal. Como la señal
transmitida dee ser una réplica an*loga de la señal original# es necesario que esta forma no se distorcione.
La calidad de recepció de estos sistemas depende de la potencia de la señal recida y de la potencia del ruido que se le $a añadido a lo largo de todo el trayecto. La relación entre esas magnitudes se denomina relación señal a ruido# y sus límites condicionan el diseño de todo el sistema.
Los sistemas digitales tienen ventajas de diversa índole que permiten que se vayan imponiendo en todos los aspectos de las telecomunicaciones.
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)actores tecnológicos.
2 La tecnología digital maneja señales sencillas y uniformes# independi"*ndola del origen primero de la información. 2 ,l almacenamiento de la información permite una gran densidad de almacenamiento y una gran facilidad para la gestión y mantenimiento. 2
)actores sistem*ticos.
2 Los sistemas digitales son muy uniformes y no necesitan los complicados ajustes de los sistemas analógicos. 2 3roporcionan una gran calidad# consiguiendo transportar la información sin ninguna degradación gracias a la regeneración completa de la señal en lo equipos ampli!cadores. ,l proceso de ampli!cado se reali"a mediante un descodi!cado1codi!cado de la señal# por lo que se eliminan todos los efectos
del ruido. ,l ruido en estos sistemas no es factor acumulativo a lo largo de distintos segmentos. 2 0impli!can la integración de sistemas distintos# ya que son comunes las tareas de conmutación y control. 4dem*s las interfaces son f*ciles de reali"ar y estandari"ar. 2 )actores económicos5 los sistemas digitales aprovec$an componentes de la industria de la microeléctrica# de los computadores# por lo que se ene!cian de las economías de escala que se producen en esta indutria. Los sistemas digitales son muy adecuados a su faricación en serie deido a que no presentan los prolemas de tolerancia tan crítico que tienen sus equivalentes analógicos. 2 Ventajas del control y gestión5 permiten una gran 6e%iilidad en el control de la red# permintiendo el uso de sitemas de control so!sticados que permiten nuevos servicios añadidos a los *sicos.
C78CLU0/985 Los sistemas analógicos tienen muc$as desventajas que los sistemas digitasles nos permiten solventar# sólo $ay un prolema y es que éstos últimos tienen la gran desventaja que la naturale"a es meramente analógica.
Señales Analógicas y Digitales con sus ventajas y desventajas Ed i t a r05 …
$na de las necesidades '+sicas del ser -umano es la < omunicación: ser capa! de intercam'iar in)ormacion conocimiento con a#uellos #ue nos rodean. Las redes de telecomunicaciones son las
#ue pos'ilitan la comunicacion a distancia La representacion electrica u optica de la in)ormacion #ue se desea transmitir se denomina se%al. Las se%ales #ue viaan por los medios de transmicion los e#uipos #ue las generan pueden ser de dos tipos:
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Señal analogica : /on ondas continuas en el tiempo en las #ue los valores varian de una
)orma continua. 0emplo: La vo! ondas de presión •
Señal digital: /on se%ales analógicas #ue solo pueden tomar valores descretos. 0emplo:
se%al 'inaria donde solo e?isten dos variantes == =1=.
Señales analógicas /urgen cuando una )orma de orden )isica" tal como la onda acstica o lumínica" se convierte en una se%al el(ctrica. Muc-os dispositivos de comunicaciones" tales como tele)onos" c+maras de video micró)onos" son dispositivos an+logos #ue crean se%ales analógicas. ,or eemplo el micró)ono" (sta se%al" una representación electrica de la vo! de una persona" se dice #ue es continua en amplitud tiempo. La se%al es un an+logo" esto es representativo de las ondas de sonido originales. 0s presiso indicar #ue la se%al analógica es un sistema de comunicaciones de las mismas características" mantiene dic-o el caracter de'er+ ser re)leo de la generada por el usuario.La utili!ación de se%ales analógicas en las comunicaciones todavía se mantiene en la transmición de radio televisión. Los par+metros #ue de)inen a un canal de comunicaciones analógicas son el anc-o de la 'anda di)erencia entre la m+?ima la mínima )recuencia a transmitir su potencia media de cresta.
Señal digitales
La tan mencionada se%al digital" genera si gnos #ue pueden ser anali!ados en t(rmino de algunas magnitudes #ue representan valores discretos )orma particular de codi)icación #ue toma un sím'olo o pa#uete de in)ormación. ,or eemplo" el in terruptor de la lu! sólo puede tomar dos valores o estados: a'ierto o cerrado. Los sistemas digitales" como por eemplo el ordenador" usan lógica de dos estados representados por dos ni veles de tensión el(ctrica" uno alto" C otro 'ao" L Cig- LoD" respectivamente" en ingl(s. ,or a'stracción" dic-os estados se sustituen por ceros unos" lo #ue )acilita la aplicación de la lógica la aritm(tica 'inaria. /i el nivel alto se representa por 1 el 'ao por " se -a'la de lógica positiva en caso contrario de lógica negativa. 0s conveniente aclarar #ue" a pesar de #ue en los eemplos se%alados el t(rmino digital se -a relacionado siempre con dispositivos 'inarios" no signi)i ca #ue digital 'inario sean t(rminos intercam'ia'les. e)erido a un aparato o instrumento de medida" decimos #ue es digital cuando el resultado de la medida se representa en un visuali!ador mediante nmeros dígitos en lugar de -acerlo mediante la posición de una agua" o cual#uier otro indicador" en una escala. 0n (ste" la imagen el sonido vienen convertidos a )ormato 'inario" donde la unidad )undamental es el 'it acrónimo de inar digit o dígito ' inario W 1W. &oda la in)ormación" se traduce en 'its el audiovisual #ue llega -asta los televisores se representa como una composición de puntos: los pí?eles. 0s importante destacar #ue la se%al digital es un )ormato de se%al" no un m(todo de transmisión. 0sto viene al caso por#ue con la penetración en la sociedad de las plata)ormas de sat(lite" la televisión digital se -a asociado desde siempre a la captación de la programación a trav(s de la antena para'ólica. /in em'argo" ca'e incidir en el -ec-o de #ue =digital= se re)iere nica e?clusivamente a un )ormato de se%al" #ue puede ser transmitida vía satelital o terrenal" cua captación se reali!a con la antena tradicional.
Ventajas De las señales Digitales: •
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nte la atenuación" puede ser ampli)icada reconstruida al mismo tiempo" gracias a los sistemas de regeneración de se%ales.
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Qacilidad para el procesamiento de la se%al.
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,ermite la generación in)inita sin p(rdidas de calidad.
'nconvenientes De las señales Digitales: •
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ecesita una conversión analógicaNdigital previa una decodi)icación posterior" en el momento de la recepción. e#uiere una sincroni!ación precisa entre los tiempos del relo del transmisor" con respecto a los del receptor
Ventajas De la señal Analógica La principal ventaa es la correcta austada de)inición de la XXse%al analógicaXX #ue tiene el potencial para una cantidad in)inita de resolución de la se%al. 0n comparación con las se%ales digitales" las se%ales analógicas son de maor densidad. tra de las ventaas con la s se%ales analógicas es #ue su tratamiento se puede lograr m+s sencillo #ue con el e#uivalente digital. $na se%al analógica puede ser procesada directamente por los componentes analógicos" aun#ue algunos procesos no est+n disponi'les" e?cepto en )orma digital.
'nconvenientes De la señal Analógica La principal desventaa de la se%ali!ación analógica es #ue cual#uier sistema de ruido" es decir" al a!ar -ace una variación no deseada.
