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Tipos de convertidores ADC [Actualizado 2026]
April 13, 2026
En este artículo revisaremos los principales tipos de convertidores A/D (ADC) que se utilizan hoy en día, describiendo cada uno con suficiente detalle para que usted:
Vea la tecnología básica de cada tipo de ADC
Aprenda sobre las características y capacidades clave de los ADC
Entienda qué tipos de ADC funcionan mejor para las aplicaciones actuales
Descubra cuáles son los dos tipos principales de ADC que Dewesoft ha seleccionado y por qué
¿Está listo para comenzar? ¡Vamos!
Introducción
El Convertidor Analógico-Digital (ADC) es uno de los bloques fundamentales de los sistemas modernos de adquisición de datos (también conocidos como sistemas DAQ o DAS). El propósito principal de los convertidores A/D dentro de un sistema de adquisición de datos es convertir señales analógicas acondicionadas en un flujo de datos digitales para que el sistema de adquisición de datos pueda procesarlos para su visualización, almacenamiento y análisis.
Aprende más:
Tipos principales de convertidores ADC
Realmente hay cinco tipos principales de ADC en uso hoy en día:
ADC de Aproximación Sucesiva (SAR)
ADC Delta-sigma (ΔΣ)
ADC de Doble Pendiente
ADC en Pipeline
ADC Flash
Características y capacidades clave de los ADC
Toda tecnología tiene características y capacidades que impulsan su uso en el mercado. En el caso de los ADC, estas incluyen:
Frecuencia de muestreo - ¿qué tan rápido puede un ADC convertir de analógico a digital?
Resolución en bits - ¿con qué precisión puede un ADC convertir de analógico a digital?
Veamos cada una de estas especificaciones fundamentales con más detalle:
¿Qué es la frecuencia de muestreo?
La velocidad a la que las señales se convierten del dominio analógico a un flujo de datos digitales se llama la frecuencia de muestreohttps://en.wikipedia.org/wiki/Sampling_(signal_processing)
o frecuencia de muestreo. No hay una respuesta correcta o incorrecta aquí, simplemente depende de la aplicación. Por ejemplo, la presión barométrica cambia muy lentamente durante un período de minutos u horas, por lo que realmente no necesitas muestrearla más de una vez por segundo. Por otro lado, si estás tratando de medir una firma de RADAR, necesitas muestrear cientos de millones de veces por segundo, o incluso llegar a miles de millones de muestras por segundo.
En el mundo de la adquisición de datos, medimos voltajes y corrientes AC, choque y vibración, temperatura, deformación, presión y similares. Estas señales y sensores requieren frecuencias de muestreo en el rango de DC a 200,000 muestras por segundo (200 kS/s) en promedio, mientras que algunas aplicaciones requieren muestreo de hasta 1,000,000 muestras por segundo (1 MS/s).
La frecuencia de muestreo suele referirse como el eje T (tiempo) o eje X de la medición.
¿Por qué es importante la frecuencia de muestreo?
Comprender tus señales y sus frecuencias máximas posibles es una parte importante para obtener mediciones precisas. Por ejemplo, supongamos que queremos medir la salida de un acelerómetro.
Si esperamos que experimente vibraciones con una frecuencia máxima de 100 Hz, debemos establecer la frecuencia de muestreo al menos al doble de ese valor (la frecuencia de Nyquist), pero en la práctica es mejor un sobremuestreo de diez veces para obtener una representación de buena calidad de la forma de la señal. Así que en este ejemplo, establecemos la frecuencia de muestreo en 1000 Hz y realizamos la medición.
Teóricamente, todo debería estar bien, pero ¿cómo sabemos que la señal no alcanzó realmente una frecuencia mucho más alta con una amplitud considerable? Si lo hizo, entonces nuestro sistema no mediría ni convertiría la señal con precisión. Y, de hecho, si esto se lleva al extremo, los valores medidos podrían incluso ser completamente incorrectos.
Para entender el aliasing, observa una película antigua donde una cámara filmaba a 24 fotogramas por segundo mientras pasaba un carro; a ciertas velocidades puede parecer que las ruedas giran hacia atrás, o incluso que no se mueven en absoluto.
Este es un tipo de efecto visual estroboscópico causado por la relación armónica entre la frecuencia de rotación de la rueda y la velocidad de captura de imágenes de la cámara. Quizás hayas visto videos donde la velocidad de obturación de una cámara estaba sincronizada con las aspas de un helicóptero, haciendo que parezca que el helicóptero está suspendido en el aire, con las aspas sin moverse en absoluto.
En el caso de una película o un video entretenido no importa, pero al realizar una medición científica, si realmente creemos que las ruedas de un automóvil giran hacia atrás, o que las aspas de un helicóptero no se mueven, cuando en realidad lo hacen muy rápido, tenemos un problema real de medición.
En términos de digitalizar señales de voltaje con nuestro ADC, es importante que la frecuencia de muestreo se establezca adecuadamente. Si la configuramos demasiado alta, desperdiciamos potencia de procesamiento y terminamos con archivos de datos innecesariamente grandes y difíciles de analizar. Pero si la configuramos demasiado baja, podríamos tener dos problemas:
Perder componentes dinámicos vitales de la señal
Terminar con señales falsas (“alias”) (si el sistema carece de filtrado anti-aliasing)
Buenas prácticas para la frecuencia de muestreo
En este punto, podrías pensar en simplemente muestrear mucho más rápido de lo que la señal podría alcanzar, incluso órdenes de magnitud más rápido. ¿No resolvería eso el problema del submuestreo? Sí, pero crearía un nuevo problema: aumentar drásticamente la cantidad de datos registrados genera problemas de manejo, almacenamiento y análisis de datos. Y puede que ni siquiera sea posible muestrear tan rápido con tu sistema.
Afortunadamente, existe una mejor manera de evitar el aliasing sin sobrecargarnos con enormes cantidades de datos mayormente redundantes: el filtrado anti-aliasing.
Filtrado anti-aliasing (AAF)
Si filtramos en el dominio analógico antes del ADC, podemos evitar que el problema de aliasing ocurra desde el principio. Ten en cuenta que sigue siendo importante establecer una frecuencia de muestreo lo suficientemente alta para capturar el rango de frecuencias de interés, pero al menos con Filtros Anti-Aliasing (AAF)https://en.wikipedia.org/wiki/Anti-aliasing_filter
, evitaremos que señales falsas destruyan la integridad de nuestras mediciones.
El AAF ideal tendría una banda de paso muy plana Y un corte muy pronunciado en la frecuencia de Nyquist (esencialmente la mitad de la frecuencia de muestreo).
Configuración típica de AAF: un filtro analógico pasa-bajo con una pendiente pronunciada antes del ADC evita que señales superiores a la mitad del ancho de banda máximo del ADC pasen. Esto es lo que Dewesoft hace con sus ADC SAR de 16 bits, como los que se encuentran en los módulos SIRIUS-HS.
Sin embargo, con sus ADC Delta-sigma de 24 bits, los sistemas Dewesoft tienen un filtro DSP adicional en el propio ADC que se ajusta automáticamente en función de la frecuencia de muestreo que el usuario ha seleccionado. Este enfoque de múltiples etapas proporciona el filtrado anti-aliasing más robusto disponible en los sistemas DAQ actuales.
¿Qué es la resolución en bits y por qué es importante?
Mientras que la frecuencia de muestreo, como se explicó en la sección anterior, se refiere al eje de tiempo (T o X) de nuestro flujo de datos digitales, la resolución en bits, o número de bits, se refiere al eje de amplitud (Y).
En los primeros días de la adquisición de datos, los ADC de 8 bits eran comunes. En la actualidad, en el mundo de los sistemas DAQ, los ADC de 24 bits son estándar en la mayoría de los sistemas de adquisición de datos diseñados para realizar mediciones dinámicas, y los ADC de 16 bits se consideran comúnmente la resolución mínima para señales en general. Existen algunos sistemas de gama baja que utilizan ADC de 12 bits.
Dado que cada bit de resolución duplica efectivamente la resolución posible, los sistemas con ADC de 24 bits proporcionan 2^24 = 16,777,216. Por lo tanto, una señal entrante de un voltio puede dividirse en más de 16 millones de pasos en el eje Y.
16,777,216 pasos para un ADC de 24 bits es significativamente mejor que los 65,656 pasos teóricos máximos de un ADC de 16 bits. Por lo tanto, la representación de las formas de onda es mucho más precisa y detallada cuanto mayor es la resolución. Esto también se aplica al eje de tiempo.
Tecnología DualCoreADC® y por qué es importante
En el eje de amplitud, uno de los desafíos que los ingenieros han enfrentado durante años es el Por ejemplo: ¿qué sucede si tenemos una señal que normalmente es inferior a 5 voltios, pero que en ocasiones puede aumentar drásticamente? Si configuramos la resolución del ADC para adaptarse a los datos de 0-5 V, el sistema se saturará completamente cuando la señal supere ese valor.
Una solución sería utilizar dos canales configurados con diferentes ganancias y referirse a uno de ellos para los datos de 0-5 V, y al otro para los datos de mayor amplitud. Pero esto es muy ineficiente, no podemos usar dos canales para cada señal de entrada, necesitaríamos el doble de sistemas DAQ para realizar el mismo trabajo. Además, haría que el análisis de datos después de cada prueba fuera mucho más complejo y llevara más tiempo.
La tecnología DualCoreADC® de Dewesoft resuelve este problema utilizando dos ADC de 24 bits independientes por canal, cambiando automáticamente entre ellos en tiempo real y creando un único canal continuo. Estos dos ADC siempre miden la ganancia alta y baja de la señal de entrada. Esto da como resultado el rango de medición completo posible del sensor y evita que la señal se recorte.
Con la tecnología DualCoreADC®, SIRIUS alcanza más de 130 dB de relación señal-ruido y más de 160 dB de rango dinámico. Esto es 20 veces mejor que los sistemas típicos de 24 bits, con 20 veces menos ruido.
Multiplexado vs. un ADC por canal
Muy a menudo en sistemas DAQ de gama baja, como registradores de datos o sistemas de control industrial, se utilizan tarjetas A/D multiplexadas, porque son menos costosas que las tarjetas A/D que tienen un ADC separado por cada canal de entrada.
En un sistema ADC multiplexado, un solo convertidor analógico-digital se utiliza para convertir múltiples señales del dominio analógico al digital. Esto se hace multiplexando las señales analógicas una por una hacia el ADC.
Este es un enfoque de menor costo, pero no es posible alinear con precisión las señales en el eje de tiempo, porque solo una señal puede convertirse en un momento dado. Por lo tanto, siempre existe un desfase temporal entre canales. Si un pequeño error de desfase temporal es irrelevante en una aplicación determinada, entonces no necesariamente es algo negativo. Lo mismo ocurre con los dispositivos analógicos utilizados dentro del sistema, elegir la mejor opción para la aplicación en términos de forma, ajuste, función y evitar la obsolescencia son factores determinantes.
Además, dado que la frecuencia de muestreo máxima siempre se divide por el número de canales que se están muestreando, la frecuencia máxima por canal suele ser menor en sistemas multiplexados, excepto en los casos en los que solo se muestrea uno o unos pocos canales.
En los sistemas modernos de adquisición de datos, los sistemas ADC multiplexados se utilizan principalmente en sistemas de gama baja, donde el costo es más importante que la precisión o la velocidad.
Cinco tecnologías principales de ADC
Existen cinco tipos principales de ADC en uso hoy en día. Cada uno tiene su lugar, según sus características esenciales de resolución en bits y frecuencia de muestreo. Veamos cada uno de estos tipos, cómo funcionan y cómo se utilizan en el mundo actual.
Comparación de los principales tipos de ADC
| Tipo de ADC | Ventajas | Desventajas | Resolución máxima | Frecuencia de muestreo máxima | Aplicaciones principales |
|---|---|---|---|---|---|
| Aproximación Sucesiva (SAR) | Buena relación velocidad/resolución | Sin protección anti-aliasing inherente | 18 bits | 10 MHz | Adquisición de datos |
| Delta-sigma (ΔΣ) | Alto rendimiento dinámico, protección anti-aliasing inherente | Histéresis en señales no naturales | 32 bits | 1 MHz | Adquisición de datos, ruido y vibración, audio |
| Doble pendiente | Preciso, económico | Baja velocidad | 20 bits | 100 Hz | Voltímetros |
| Pipeline | Muy rápido | Resolución limitada | 16 bits | 1 GHz | Osciloscopios |
| Flash | El más rápido | Baja resolución en bits | 12 bits | 10 GHz | Osciloscopios |
Cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas y, por lo tanto, su idoneidad para ciertas aplicaciones. Veamos cada uno de ellos:
ADC de aproximación sucesiva (SAR)
El ADC “pan de cada día” en el mundo DAQ es el convertidor analógico-digital SAR (Registro de Aproximación Sucesiva). Ofrece un excelente equilibrio entre velocidad y resolución y maneja una amplia variedad de señales con gran fidelidad.
Existe desde hace mucho tiempo, por lo que los diseños SAR son estables y confiables, y los chips son relativamente económicos. Pueden configurarse tanto para tarjetas A/D de gama baja, donde un solo chip ADC se “comparte” entre múltiples canales de entrada (tarjetas A/D multiplexadas), como en configuraciones donde cada canal de entrada tiene su propio ADC para un muestreo verdaderamente simultáneo.
La entrada analógica de la mayoría de los ADC es de 5 V, por lo que casi todos los front-ends de acondicionamiento de señal proporcionan una salida acondicionada igual. El ADC SAR típico utiliza un circuito de muestreo y retención que toma el voltaje analógico acondicionado del front-end de acondicionamiento de señal.
Un DAC integrado crea un voltaje analógico de referencia igual al código digital de salida del circuito de muestreo y retención. Ambos se envían a un comparador que transmite el resultado de la comparación al SAR. Este proceso continúa “n” veces sucesivas, siendo “n” la resolución en bits del propio ADC, hasta que se encuentra el valor más cercano a la señal real.
Los ADC SAR no tienen filtrado anti-aliasing (AAF) inherente, por lo que, a menos que esto se agregue antes del ADC por el sistema DAQ, si el ingeniero selecciona una frecuencia de muestreo demasiado baja, señales falsas (también llamadas “alias”) serán digitalizadas por el ADC SAR. El aliasing es particularmente problemático porque es imposible corregirlo después de la digitalización.
No hay forma de solucionarlo con software. Debe prevenirse ya sea muestreando siempre por encima de la frecuencia de Nyquist de todas las señales de entrada o filtrando las señales antes y dentro del ADC.
Ventajas
Circuito simple con solo un comparador necesario
Frecuencias de muestreo más altas en comparación con los ADC delta-sigma
Maneja bien formas de onda naturales y no naturales
Desventajas
El filtrado anti-aliasing debe añadirse externamente
Resolución en bits y rango dinámico limitados en comparación con los ADC delta-sigma
Aplicaciones
Las aplicaciones de los ADC SAR incluyen sistemas DAQ, desde sistemas ADC multiplexados de gama baja hasta sistemas de mayor velocidad con un ADC por canal, control y medición industrial, e imagen CMOS.
ADC Delta-sigma (ΔΣ)
Un diseño más reciente de ADC es el ADC delta-sigma (o convertidor delta), que aprovecha la tecnología DSP para mejorar la resolución en el eje de amplitud y reducir el ruido de cuantización de alta frecuencia inherente a los diseños SAR.
El diseño complejo y potente de los ADC delta-sigma los hace ideales para aplicaciones dinámicas que requieren la mayor resolución posible en el eje de amplitud. Por eso se encuentran comúnmente en audio, sonido y vibración, y en una amplia gama de aplicaciones de adquisición de datos de alta gama. También se utilizan ampliamente en aplicaciones de medición industrial de precisión.
Un filtro pasa-bajo implementado en un DSP elimina prácticamente el ruido de cuantización, lo que da como resultado un excelente rendimiento de relación señal-ruido.
Los ADC delta-sigma funcionan sobremuestreando las señales muy por encima de la frecuencia de muestreo seleccionada. El DSP luego crea un flujo de datos de alta resolución a partir de estos datos sobremuestreados a la velocidad que el usuario ha seleccionado. Este sobremuestreo puede ser hasta cientos de veces mayor que la frecuencia de muestreo seleccionada. Este enfoque crea un flujo de datos de muy alta resolución (24 bits es común) y tiene la ventaja de permitir un filtrado anti-aliasing (AAF) de múltiples etapas, haciendo prácticamente imposible digitalizar señales falsas. Sin embargo, esto impone una especie de límite de velocidad, por lo que los ADC delta-sigma normalmente no son tan rápidos como los ADC SAR, por ejemplo.
Ventajas
Salida de alta resolución (24 bits)
El sobremuestreo reduce el ruido de cuantización
Filtrado anti-aliasing inherente
Desventajas
Limitados a aproximadamente 200 kS/s de frecuencia de muestreo
No manejan formas de onda no naturales tan bien como los SAR
Aplicaciones
Las aplicaciones de los ADC delta-sigma incluyen adquisición de datos, especialmente ruido y vibración, equilibrado industrial, vibración torsional y rotacional, monitoreo de calidad de energía, mediciones industriales de precisión, audio y banda de voz, y comunicaciones.
ADC de doble pendiente
Los ADC de doble pendiente son precisos pero no muy rápidos. La forma principal en que convierten valores analógicos a digitales es mediante el uso de un integrador. El voltaje se introduce y se deja “subir” durante un período de tiempo. Luego se aplica un voltaje conocido de polaridad opuesta y se deja descender nuevamente hasta cero. Cuando llega a cero, el sistema calcula cuál había sido el voltaje de entrada comparando el tiempo de subida con el tiempo de bajada, y conociendo cuál era la referencia. Los tiempos de subida y bajada son las dos pendientes que dan nombre a esta técnica.
Este proceso iterativo es confiable, pero lleva tiempo, y siempre existe un compromiso entre resolución y velocidad porque, a diferencia de los ADC SAR o delta-sigma, no pueden lograr ambas. Como resultado, los ADC de doble pendiente, también llamados “ADC integradores”, se utilizan en aplicaciones como multímetros portátiles y no se encuentran en aplicaciones DAQ.
Ventajas
Mediciones muy precisas y exactas
Desventajas
Tiempo de conversión lento debido a la iteración de subida y bajada
Aplicaciones
Las aplicaciones de los ADC de doble pendiente incluyen multímetros portátiles y de banco.
ADC Flash
Los ADC Flash son rápidos y funcionan prácticamente sin latencia, por lo que son la arquitectura preferida cuando se requieren las mayores frecuencias de muestreo posibles. Convierten señales analógicas a digitales comparándolas con valores de referencia conocidos. Cuantos más valores de referencia se utilicen en el proceso de conversión, mayor será la precisión que se puede lograr. Por ejemplo, si queremos un ADC Flash con una resolución de 10 bits, necesitaríamos comparar la señal analógica entrante con 1024 valores conocidos. Una resolución de 8 bits requeriría 256 valores conocidos, y así sucesivamente.
Cuanta más resolución queremos, más grande y más consumo de energía tendrá el ADC Flash, y la frecuencia de muestreo tendrá que reducirse.
Por esta razón, la resolución de 8 bits suele ser el “punto óptimo” para estos ADC. Los ADC Flash pueden operar en el rango de los GS/s bajos y aún proporcionar una resolución de 8 bits.
Ventajas
El tipo de ADC más rápido
Conversión instantánea sin latencia
Desventajas
El circuito se vuelve más grande y consume más energía con cada bit
La resolución está efectivamente limitada a 8 bits
Aplicaciones
Las aplicaciones de los ADC Flash incluyen los osciloscopios digitales más rápidos, mediciones de microondas, fibra óptica, detección RADAR y radio de banda ancha.
ADC Pipeline
Para aplicaciones que requieren frecuencias de muestreo más altas de las que pueden proporcionar los ADC SAR y delta-sigma, pero que no requieren la velocidad ultra alta de los ADC Flash, existen los ADC Pipeline.
Como se explicó en la sección anterior, en un ADC Flash los comparadores se activan todos simultáneamente, de ahí la ausencia de latencia. Pero esto requiere mucha energía, especialmente cuando se utilizan más comparadores para lograr una mayor resolución en bits. Sin embargo, en un ADC Pipeline, la señal analógica no es capturada por todos los comparadores al mismo tiempo, distribuyendo la energía necesaria para convertir el valor analógico en digital.
Por lo tanto, los comparadores tipo flash se “organizan en pipeline” en un proceso cuasi serial de 2 a 3 ciclos. Esto tiene la ventaja de permitir alcanzar mayores resoluciones sin un consumo energético enorme, pero impone dos penalizaciones: las frecuencias de muestreo no pueden ser tan altas como en un enfoque puramente Flash, y existe una latencia de típicamente 3 ciclos. Esto puede mitigarse en cierta medida, pero nunca eliminarse por completo.
Estos ADC son una arquitectura popular para aplicaciones desde 2-3 MS/s hasta 100 MS/s (1 GS/s es posible). Para frecuencias de muestreo superiores a esto, normalmente se utiliza la tecnología ADC Flash. La resolución de los ADC Pipeline puede ser de hasta 16 bits a frecuencias de muestreo más bajas, pero suele ser de 8 bits a las frecuencias más altas. Una vez más, siempre existe un compromiso entre velocidad y resolución.
Ventajas
Casi tan rápido como un ADC Flash puro (más rápido que SAR y Delta-sigma)
Desventajas
Latencia debido al proceso de conversión “pipeline” en serie
La frecuencia de muestreo máxima está limitada por la resolución en bits
Aplicaciones
Las aplicaciones de los ADC Pipeline incluyen osciloscopios digitales, RADAR, radios por software, analizadores de espectro, video HD, imágenes ultrasónicas, receptores digitales, módems por cable y Ethernet.
Resumen
Cada tecnología ADC tiene su lugar. Y dado que las aplicaciones son tan diferentes, es imposible decir que una es mejor que otra en general. Sin embargo, sí es absolutamente posible decir que una es mejor que otra con respecto a los requisitos actuales de las aplicaciones DAQ:
| Criterio | SAR ADCs | ADC Sigma-Delta (ΔΣ) |
|---|---|---|
| Cuando se necesita la mejor resolución en el eje de amplitud (incluso para señales lentas como termopares) | Normalmente 16 o 18 bits como máximo | Mejor opción. 24 bits es el estándar de facto entre las tarjetas ΔΣ hoy en día. |
| Cuando se debe utilizar una tarjeta A/D multiplexada económica | Única opción. Es posible multiplexar un solo ADC SAR para múltiples canales y crear sistemas DAQ económicos cuando los pequeños errores de desfase temporal no son un problema. | |
| Cuando se requiere la mayor frecuencia de muestreo posible | Mejor opción. Existen ADC SAR para adquisición de datos con hasta 10 MS/s de muestreo. | El procesamiento DSP integrado hace que los ADC ΔΣ limiten sus frecuencias de muestreo en comparación con los ADC SAR. |
| Cuando se desea AAF (filtrado anti-aliasing) | Costoso y complejo de añadir a los ADC SAR | La mejor opción, ya que el AAF es inherente a los ADC ΔΣ |
| Cuando se necesita la mayor relación señal-ruido | La única opción. Es posible alcanzar hasta 160 dB con la tecnología propietaria DualCoreADC® de Dewesoft. | |
| Cuando se registrarán principalmente señales no naturales (como ondas cuadradas) | Mejor para representar ondas cuadradas |
Aunque Dewesoft es conocido por utilizar ADC sigma-delta de 24 bits con filtros anti-aliasing integrados, también utiliza ADC SAR de 16 bits para lograr una frecuencia de muestreo máxima de 1 MS/s en la línea de productos SIRIUS DAQ. Estos sistemas Dewesoft basados en SAR implementan un potente filtrado AAF en forma de filtros de 5.º orden a 100 kHz. Existe un filtro adicional en el dominio digital seleccionable entre Bessel, Butterworth (o bypass), hasta el 8.º orden.
La elección de qué tecnología ADC emplear debe basarse siempre en los requisitos de la aplicación. Si estás midiendo principalmente señales estáticas y cuasi estáticas (lentas), obviamente no necesitas un sistema de muy alta velocidad, pero probablemente quieras uno con la mayor resolución posible en el eje de amplitud.
Los sistemas fijos utilizados en la industria suelen tener requisitos que no cambian mucho, y normalmente es más fácil elegir un sistema.
Sin embargo, para sistemas DAQ de uso general, es un poco más desafiante, ya que estos sistemas se utilizan en una variedad de aplicaciones a lo largo del tiempo. La clave es seleccionar uno que tenga el mejor rendimiento global y protección contra el ruido, el aliasing y la obsolescencia.
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