Las interferencias electromagnéticas son un problema muy común en todos los aparatos electrónicos incluidos los ordenadores, sin embargo la mayoría de los problemas que causan se pueden corregir muy fácilmente aquí te enseñamos como.
De conocimiento generalizado es que existen dos tipos de señales las analógicas y las digitales, sin embargo pocos saben exactamente en qué consisten y como les afectan las interferencias a cada una, por ello el primer paso es tener estos conceptos básicos de electrónica claros.
La principal diferencia es como cada señal transmite la información que lleva. Para comprender mejor el funcionamiento de cada una vamos a poner como ejemplo un sensor de temperatura que mide un rango entre 0 y 50ºC. Este va a transmitir la temperatura de una habitación en formato analógico y digital y compararemos como se lee cada señal y como le afecta el ruido a cada tipo.
Señales analógicas
La señal analógica da su valor en magnitud, es decir, tiene un valor en voltios que cambia en función del valor que quiera transmitir en este caso de temperatura. Como la temperatura se mueve en unos rangos muy amplios (de 0 a 50ºC) y el sensor solo puede dar de 0 a 5V, tiene que haber una relación de conversión, en este ejemplo será de 10, es decir si el sensor da una señal de 5V es que la temperatura está a 50ºC, si da 2,5V la habitación estará a 25ºC, etc. En la gráfica se puede observar la medición de este sensor a lo largo de 10 minutos, donde la temperatura varía de 23 a 26ºC, se observa como simplemente el resultado es que el voltaje varía de 2,3 a 2,6V así que para saber la temperatura nuestro sistema simplemente deber medir el voltaje que sale del sensor.
Datos que devuelve el sensor de temperatura
Se observa en la gráfica como en el primer minuto tenemos 2,3V es decir 23ºC, después 2,4V es decir 24ºC y en el minuto 10 tenemos 2,5V es decir 25ºC.
Señales digitales
Las señales digitales solo tienen dos tipos de voltajes, el valor alto (1 binario) y el bajo (0 binario), generalmente no siempre un 1 es cuando el voltaje llega al máximo sino cuando este pasa un umbral. Por ejemplo en un sistema alimentado a 5V teóricamente cuando tengamos 5V tendremos un 1 binario y cuando tengamos un 0V tendremos un 0 binario. Realmente lo que se hace es establecer un umbral, por ejemplo 2,5V que es la mitad del voltaje máximo, así cuando tengamos más de 2,5V tendremos un 1 binario y cuando tengamos 2,5V o menos tendremos un 0 binario.
Una vez sepamos que numero tenemos en binario deberemos convertirlo a base decimal que son los números normales que conocemos todos, mejor que explicar cómo se convierte que no es de interés para este artículo aquí os dejo un enlace con un conversor para que podáis ver qué aspecto tienen algunos números en binario: Conversor binario/decimal/hexadecimal
Ejemplo de señal digital
Si observamos la imagen podemos ver que la señal es solo ceros y unos, es decir sería siempre 0101010101, obviamente hay algo más que distingue cuando el valor debe medirse y cuando no, de lo contrario no podríamos distinguir un numero de otro, esto es otra señal llamada reloj. Esta señal está siempre cambiando de 0 a 1 a una velocidad determinada que se mide en hercios (Hz) y sus múltiplos (megahercios – Mhz, gigahercios-Ghz, etc.). Esta señal lo que hace es medir cuando debemos tomar el dato de la señal de datos, así pues definirá la velocidad a la que se transmite o procesa la información, esta es la señal que define la velocidad de los buses de la placa base, de la RAM y del microprocesador, ya que es la que determina cuando tomamos o procesamos el dato, cuanto más rápida más datos transmitiremos o procesaremos, la gráfica con ambas señales quedaría algo así.
Señal digital con su reloj
Si nos fijamos en esta imagen hay un reloj (en color azul) y una señal de datos (en color rojo). El ordenador solo leerá la señal de datos del sensor cuando el reloj esté a 1, por tanto solo deberemos tomar el valor de la señal de datos en este momento. Podemos observar que en el primer caso tenemos 1, luego 1, a continuación dos 0 y al final 1. El número binario sería 11001, si utilizamos el conversor veremos como corresponde a 25ºC.
El funcionamiento de las señales dentro del equipo es muy parecido hay una señal de reloj cuya velocidad graduamos que es la que marca cuando un dato se transmite, es lógico que cuanto más rápida sea esa señal menos tiempo estará a 1 o a 0 la señal de datos y por tanto más rápida tendrá que leerla el receptor de la información haciendo que a mayor velocidad, mayor probabilidad de errores.
Como les afectan las interferencias
Una vez comprendido como funciona cada tipo de señal deberemos entender como les afectan las interferencias a priori sabemos que las señales digitales se ven menos afectadas que las analógicas y que las señales digitales rápidas (con mayor velocidad de reloj) son más propensas a fallos que las lentas, expliquémoslo con ejemplos.
Vamos a introducir una interferencia de 0,3V en cada una de las señales.
En el caso de la señal analógica esta interferencia va a estar solo en el minuto 5 tal y como se observa en la gráfica:
Señal original y señal con interferencia
En la señal original en azul vemos como en el minuto 5, deberíamos medir 2,4V es decir 24ºC, sin embargo medimos 2,7V es decir 27ºC, un fallo en la medida que puede significar un mal funcionamiento ya que es un incremento bastante notable. En el ejemplo es un sensor de temperatura y 3ºC no es apenas nada pero en el caso de información puede significar la corrupción de la misma y la pérdida de los datos.
En el caso de la señal digital, la señal le afecta a la tercera cifra del número (tercer pulso del reloj). En este caso lo hemos dramatizado, ya que 0,3V sobre una señal de 5V no significarían apenas nada así que hemos optado porque el 1 binario sea 1V y el 0, sean 0V, el umbral estará a 0,5V así vemos un caso mucho peor que el de la analógica, veamos lo que ocurre.
Señal digital con interferencia
Como podemos ver donde debería haber un 0 no hay ni un 0 ni un 1, sino un valor intermedio, un 0,3 al no llegar al 0,5 no se considera 1 por tanto el sistema leerá igualmente un 0 y la interferencia no le afectará.
De aquí podemos sacar la primera conclusión y es que las señales digitales se ven menos afectadas por las interferencias. Eso sí, si la interferencia es lo suficientemente fuerte como para alterar la señal, entonces las consecuencias serían peores.
Como se ven afectadas unas y otras lo podemos observar comparando la televisión analógica frente a la digital, la primera cuando tenía interferencias se veía, mal pero algo podíamos ver. Sin embargo con la TDT si hay interferencias se pierde la imagen entera ¿Por qué? Simplemente porque el dato que le llega al modificar una cifra no lo entiende y por tanto desecha todo el dato. Tomemos el dato de antes que era 11001 correspondiente a 25ºC, si cambiamos la tercera cifra por un 1, tendríamos 11101 es decir 29ºC, lo que es peor es que si en vez de 5bits, fueran 6 bits, es decir 6 cifras en binario, 25ºC serían 011001 si una interferencia cambiará el primer 0 por un 1, tendríamos 111001, es decir 49ºC, al sistema no le cuadraría la medida y la desecharía colgándose o volviendo a pedir la información con la ralentización de todo el sistema que ello implica.
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