Señales analógicas, digitales, ADC y PWM
Cómo representar información mediante niveles, muestras y pulsos.
Desarrollo de la clase
Una señal analógica puede tomar un rango continuo de valores; una señal digital usa niveles interpretados como estados. En la realidad ambos tipos contienen ruido, tiempos de transición y límites. “Digital” no significa inmune a errores.
Un conversor ADC toma muestras y cuantiza la entrada. En un Arduino UNO típico, 10 bits representan valores de 0 a 1023. Con referencia de 5 V, una aproximación es Vin = lectura×5/1023, pero la referencia real, impedancia y ruido afectan la precisión.
PWM alterna rápidamente dos estados y modifica la proporción de tiempo activo, llamada ciclo de trabajo. Sirve para controlar potencia media, pero no crea por sí sola una salida analógica estable.
Para comprenderlo en contexto
Analógico y digital son formas de representar e interpretar señales. Un pin digital trabaja con rangos eléctricos reales y una conversión analógica produce números discretos con resolución y referencia limitadas.
Un ejemplo aplicado
Con referencia de 5 V y ADC de 10 bits, cada cuenta representa cerca de 4,89 mV idealmente. Una lectura de 512 corresponde aproximadamente a media escala, no necesariamente a una medición exacta de 2,500 V.
Modelo conceptual en profundidad
Una señal analógica varía continuamente dentro de un rango; una representación digital usa estados o números discretos. El ADC muestrea, cuantiza y codifica. Para representar una señal variable necesita frecuencia de muestreo suficiente y filtrado previo. PWM no es un DAC: conmuta entre niveles y modifica ciclo útil; la carga o un filtro puede responder a su promedio.
Resolución guiada
Con ADC de 10 bits y referencia 5 V, un nivel ideal equivale a 4,89 mV. Sin embargo, ruido de 10 mV puede mover varias cuentas. Un PWM de 5 V al 40 % tiene promedio ideal de 2 V, pero un osciloscopio seguirá mostrando pulsos; un motor puede suavizarlos por su dinámica y un LED responder en brillo aparente.
Desafío de transferencia
Determiná una frecuencia mínima razonable para muestrear una señal de 20 Hz y explicá por qué usar exactamente 40 muestras por segundo deja poco margen.