señal

Una señal es un voltaje, corriente o campo electromagnético que varía con el tiempo y que codifica información para su transmisión o procesamiento. En ingeniería eléctrica, es el medio a través del cual los datos, audio, video o instrucciones de control se mueven de un punto a otro. A diferencia de un voltaje estático que permanece constante, una señal cambia en amplitud, frecuencia o fase; estos cambios constituyen el mensaje que se transmite.

Las señales existen en dos formas fundamentales: analógicas y digitales. Una señal analógica es continua, con un voltaje que varía suavemente en un rango; un micrófono produce una señal analógica proporcional a las fluctuaciones de presión del aire, por ejemplo. Una señal digital es discreta, típicamente alternando entre dos niveles de voltaje (como 0 V y 5 V) para representar datos binarios. La mayoría de los sistemas modernos convierten las señales analógicas a formato digital utilizando un convertidor analógico-digital (ADC) para permitir el procesamiento, almacenamiento e inmunidad al ruido.

Características y medición de la señal

Los ingenieros describen las señales por su amplitud (voltaje pico o nivel de potencia), frecuencia (medida en hercios), fase (sincronización relativa) y ancho de banda (el rango de frecuencias que ocupa la señal). Una onda sinusoidal de 1 kHz y una onda sinusoidal de 10 kHz tienen amplitud, pero difieren en frecuencia. La relación señal/ruido (SNR) compara la potencia de la señal deseada con la potencia del ruido no deseado; una SNR deficiente degrada la fidelidad en audio o la tasa de error de bits en la transmisión de datos. Los osciloscopios y analizadores de espectro son herramientas estándar para observar y caracterizar señales.

La integridad de la señal se vuelve crítica en circuitos de alta velocidad y transmisiones de larga distancia. La atenuación provoca que la amplitud de la señal disminuya con la distancia; los desajustes de impedancia crean reflexiones que distorsionan la señal. En trabajos de RF y microondas, las señales a menudo se transmiten a lo largo de líneas de transmisión de impedancia controlada (típicamente 50 ohmios en sistemas modernos) y se terminan con cargas coincidentes para evitar reflexiones. La diafonía, donde una señal induce un acoplamiento no deseado en un conductor cercano, es un modo de falla común en la electrónica densamente empaquetada.

El término 'señal' deriva del latín 'signum' y se ha utilizado en contextos eléctricos desde la era del telégrafo. La clave de un operador de telégrafo producía pulsos de voltaje de encendido y apagado; estas eran señales, aunque rudimentarias para los estándares modernos. Hoy en día, el procesamiento de señales (filtrado, amplificación, modulación, demodulación) es una disciplina en sí misma, central para las comunicaciones, instrumentación y sistemas de control en todas las industrias.