Analógica vs. digital

01 · Punto de partida

El volumen y el control remoto

La perilla de volumen gira continua (infinitas posiciones); el control remoto manda pasos discretos (subir/bajar de a uno). Misma intención, dos representaciones: el mundo físico es analógico, tu programa vive en digital. Toda la electrónica moderna es el diálogo entre ambos.

Este tema define cada mundo, los compara sin fanatismo y presenta los puentes: ADC (mundo → bits) y DAC/PWM (bits → mundo).

• ¿Qué hace analógica a una señal?
• ¿Qué significa 0/1 en voltios reales?
• ¿Qué se pierde al digitalizar?
• ¿Cómo vuelven los bits al mundo físico?

02 · Analógica

Continua en todo

Entre 2,0 y 2,1 V hay infinitos valores posibles (2,05; 2,053; ...): la señal recorre un continuo sin escalones, y lo hace en todo instante (sin reloj que la congele). Ejemplos: voz en micrófono, temperatura en NTC, rizado de fuente, luz en LDR.

03 · Digital

Niveles con margen

Digital no es “0 y 5 exactos”: son bandas con margen (ej. TTL: 0–0,8 V es 0; 2–5 V es 1; el medio es prohibido). El margen absorbe ruido: por eso lo digital viaja lejos sin degradarse.

Detalle para programadores: 3,3 V y 5 V conviven con cuidado (Tema 9, curso 5): un 1 de 3,3 V (≥ 2,0) lo lee bien una entrada TTL de 5 V, pero al revés hay que verificar.

04 · Puentes

ADC y DAC: las aduanas

ADC (curso 7)

Convierte tensión en número con N bits: 10 bits en 5 V = pasos de 4,9 mV. Lo que cae entre pasos se redondea (error de cuantización).

DAC / PWM (curso 7)

Número a tensión (DAC dedicado) o a promedio conmutado (PWM + filtro, curso 5). Así el micro “genera” analógica.

Comparador (este curso)

El puente más simple: 1 bit directo del mundo (Tema 20). Sin ADC ni programa.

Cadena del curso

Sensor → acondicionar → amplificar → [comparador o ADC] → bits → actuar. Este curso cubre hasta el corchete.

05 · Cuantizar en código

Qué pierde cada bit

Simular la digitalización: redondear una senoide a N bits y medir el error. Es lo que hará tu ADC del curso 7:

def cuantizar(v, vmin=0.0, vmax=5.0, bits=8):
    pasos = 2 ** bits - 1
    codigo = round((v - vmin) / (vmax - vmin) * pasos)
    v_q = vmin + codigo / pasos * (vmax - vmin)
    return codigo, v_q


for bits in [4, 8, 10, 12]:
    paso_mv = 5000 / (2 ** bits - 1)
    print(f"{bits} bits: paso {paso_mv:.1f} mV, error max +-{paso_mv/2:.1f} mV")

print("Muestra 2,53V a 8 bits:", cuantizar(2.53, bits=8))
print("Muestra 2,53V a 10 bits:", cuantizar(2.53, bits=10))

¿Qué error máximo tiene tu NTC (0–5 V) con el ADC de 10 bits de un micro típico?

Rampa completa cuantizada

Ver los escalones formarse al bajar los bits:

def rampa(bits=3, puntos=9):
    print(f"Rampa 0-5V a {bits} bits:")
    for k in range(puntos):
        v = 5.0 * k / (puntos - 1)
        cod, vq = cuantizar(v, bits=bits)
        print(f"  {v:.2f}V -> código {cod} -> {vq:.2f}V  {'#' * (cod + 1)}")


rampa(3)
rampa(2)

06 · Analogía programador

Float vs. int con ruido

1. 1
   Analógica = float.

   Continuo y expresivo, pero cada operación arrastra error (ruido): sin redondeo no hay igualdad exacta.

2. 2
   Digital = int con margen.

   Discreto y robusto: 0/1 con bandas que absorben perturbaciones, como tipos que validan rango.

3. 3
   ADC = parsear.

   Convertir texto (mundo) a número (bits) con pérdida medida: cuantización documentada, no sorpresa.

07 · Exploración

Laboratorio: ¿analógica, digital o mixta?

Clasificá cada señal real: el laboratorio dice su mundo, por qué y dónde se estudia en la ruta.

Preguntas para explorar

1. ¿Por qué el PWM es digital que finge analógica?
2. ¿Qué dos señales son mixtas y dónde está la frontera?
3. ¿Qué mundo domina tu semáforo del curso 1?

08 · Comprensión

Confusiones frecuentes

09 · Práctica guiada

Ejercicios de dos mundos

Ejercicio 1: pasos del ADC

Con el bloque: paso y error máximo a 8, 10 y 12 bits en 0–5 V. ¿Cuál necesita tu NTC (0,5 °C ≈ 10 mV)?

Ejercicio 2: rampa de 2 bits

Ejecutá rampa(2): ¿cuántos niveles? ¿Qué tensión representa el código 3 en 0–5 V?

Ejercicio 3: cadena completa

Dibujá la cadena NTC → divisor → seguidor → comparador → LED con los bloques del curso. ¿Qué tema cubre cada flecha?

10 · Síntesis

Ideas para recordar

Dos mundos claros y sus puentes. Ahora, a medir el continuo: en el próximo tema, amplitud en todas sus formas.