Reseña histórica.
En el afán del hombre por mejorar sus sistemas de comunicaciones, pasamos de los viejos sistemas de símbolos como el ALFABETO y las señales de humo de los indios americanos, al telégrafo como primera forma de comunicación eléctrica creado en 1844 y de allí nace en 1876 la telefonía, la mayor contribución al mundo de las comunicaciones.
El gran salto que da lugar a la revolución tecnológica actual tuvo lugar en el seno de la compañía telefónica de Alexander Graham Bell : la telefónica Bell que se convertiría en la gigante AT&T (American Telephone & Telegraph Company)
En los laboratorios Bell, se inventa en el año 1947 el transistor. Curiosamente los inventores no gozan de gran popularidad; ellos son John Bardeen, Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley
El término "transistor" es la contracción en inglés de transfer resistor ("resistencia de transferencia").
La funcionalidad buscada consistía en hallar algún dispositivo que ante una variación pequeña de corriente, produjera una variación de mayor amplitud, de allí el concepto de resistencia de transferencia.
Tales dispositivos ya existían (válvulas de vacío), pero eran inconvenientes por su tamaño y consumo elevado.
"Pequeño"amplificador valvular
Válvula vs. transistor
Los transistores evolucionan y revolucionan la industria electrónica en general pero especialmente el rubro de las telecomunicaciones a partir de su función como amplificadores, reemplazando a las válvulas en radios, televisores y otros aparatos electrónicos.
Distintos tipos y tamaños de transistores discretos
Símbolo del transistor.
Una buena explicación del funcionamiento del transistor a partir de una "analogía" con un sistema hidráulico puede encontrarse aqui.
Principios de la tecnología digital. Sistemas electrónicos lineales y no-lineales.
Cuando el transistor funciona como amplificador, ante un cambio en la señal de entrada, se produce un cambio proporcional a la salida. Es decir, a la salida se produce una señal "análoga" (muy similar) a la entrada. Este es el fundamento de la tecnología ANALOGICA y decimos que el transistor trabaja en zona "lineal" (recta).
Zona lineal de trabajo genera salida "proporcional"
Si graficamos una curva de la salida en función de la entrada en esta zona de operación, veríamos algo muy parecido a una recta.
Transferencia "lineal" (recta) entrada-salida
Pero bajo ciertas condiciones de operación, es posible hacer trabajar al transistor como un interruptor. Es decir, ante la ausencia de señal de entrada, su salida es nula, mientras que si aplicamos "algún" nivel distinto de cero en su entrada, el transistor se "satura" dando un valor máximo fijo en su salida. Aquí decimos que el transistor está trabajando en zona NO-LINEAL ó SATURADA
Distintas zonas de trabajo del transistor
(ver: explicación)
Esta forma de operación es la que permite al transistor comportarse como un interruptor ó "switch", de manera de garantizar solo dos estados posibles en su salida: alta ó baja, prendido - apagado, "0 ó 1"
El tema es hacer que estos trabajen en modo corte y saturación sin estados intermedios, es decir que cambien su estado de plena conducción a un profundo corte.
Como conclusión podríamos decir que cuando hablamos de sistemas no-lineales nos referimos a sistemas digitales, mientras que el mundo analógico se corresponde con sistemas lineales. Así aparecen conceptos como "edición no-lineal de video" ó bien "edición lineal"
Edición no-lineal de video basada en PC.
Hemos visto que los circuitos electrónicos se pueden dividir en dos grandes grupos: analógicos y digitales.
La mayoría de las cosas que se pueden medir cuantitativamente aparecen en la naturaleza en forma analógica. Un ejemplo de ello es la temperatura: a lo largo de un día la temperatura no varía entre, por ejemplo, 20 ºC o 25 ºC de forma instantánea, sino que alcanza todos los infinitos valores en ese intervalo. Otros ejemplos de magnitudes analógicas son el tiempo, la presión, la distancia, el sonido.
En cambio en la tecnología digital (computadoras, por ejemplo), se pueden hacer tareas muy rápidamente, muy exactas, muy precisas y sin detenerse.
La electrónica moderna usa electrónica digital para realizar muchas funciones que antes desempeñaba la electrónica analógica.
Las señales digitales representan magnitudes en forma de números discretos.
La técnica de conversión de una señal analógica a formato digital se denomina "digitalización".
La palabra "digital" tiene origen latino:
digitus = dedos
(contar con los dedos)
Un sistema digital es cualquier dispositivo destinado a la generación, transmisión, procesamiento o almacenamiento de señales digitales.
Ventajas y desventajas del audio digital vs. audio analógico.
- En cuanto a la generación ó reproducción ó almacenamiento de señáles:
Las señales digitales al poseer valores discretos (eventualmente no mas de dos: 0 y 1) tienen menos chances de variar con el paso del tiempo. Un deterioro se traducirá necesariamente en uno de los dos valores, no habiendo lugar para interpretaciones difusas. En cambio las señales analógicas son muy propensas al deterioro, no habiendo garantías de reproducción exacta con el paso del tiempo. Compárese un casete con un CD.
- En cuanto a la transmisión de señales:
El ruido afecta de manera directa a las señales analógicas, mientras que las señales digitales son afectadas a partir de ciertos umbrales al poseer valores discretos.
Son necesarios amplificadores para mantener la calidad de una señal analógica, mientras que en el ámbito digital, basta con "regenerar" la señal.
Existen técnicas de modulación en ambos espacios (modulación por amplitud, frecuencia y fase), de manera de parcializar los anchos de banda usados.
Es posible "comprimir la cantidad de información" de ciertas señales digitales con técnicas destructivas y no-destructivas, de manera de usar menos recursos a la hora de transmitir y almacenar, sin una aparente pérdida de calidad (ej: video y audio digital comprimido en mpeg2 ó mp3) Nota: No confundir el término "compresión" aplicado en este caso a la reducción de información (no a la reducción del rango dinámico - volumen - en audio)
En cuanto al procesamiento de señales:
Procesar señales digitalmente es simplemente realizar operaciones matemáticas. Así es posible cambiar en tiempo real amplitudes, filtrar frecuencias, agregar efectos sonoros, ó realizar retardos. En cambio, estas operaciones requieren circuitos analógicos caros y a veces resultan imposibles ciertos procesos como los retardos en el tiempo que involucran 'memoria'.
Las operaciones matemáticas digitales se realizan con procesadores genéricos y no con hardware específicos (DSP's, microprocesadores, etc)
En cuanto al almacenamiento:
Las señales analógicas requieren medios que sean capaces de almacenar cantidades continuas, como cintas magnéticas, discos de vinilo, etc
Las señales digitales se valen de medios capaces de almacenar dos estados, como medios magnéticos (cintas - discos rígidos), ópticos (CD - DVD) , magneto-ópticos (MiniDisc) , y de estado sólido (memorias).
Disco de vinilo (1888) - Analógico
Resumiendo, podríamos mencionar estas ventajas del audio digital:
- Transmisión más eficiente y confiable.
- Reproducción más clara y precisa.
- Almacenamiento más compacto.
- Mayor inmunidad al ruido.
- Posibilidad de reducción de ancho de banda mediante técnicas de compresión.
Desventajas:
- Retardos en aplicaciones a tiempo real
- Calidad muy dependiente de parámetros de digitalización.
