Pulzní amplitudová modulace

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Dnes komunikace je srdcem technologie. Komunikace je dosažena prostřednictvím vysílače a přijímače prostřednictvím signálů. Tyto signály přenášejí informace prostřednictvím modulace. Pulzní amplitudová modulace je jedním z druhů modulační techniky používané při přenosu signálu. Pulzní amplitudová modulace je nejjednodušší formou modulace. Jedná se o metodu převodu analogového na digitální, kde jsou informace o zprávě kódovány v amplitudě řady signálních pulzů.

Pulzní amplitudová modulace

Pulzní amplitudová modulace je základní formou pulzní modulace. V této modulaci je signál vzorkován v pravidelných intervalech a každý vzorek je úměrný amplitudě modulačního signálu. Než se podrobně seznámíme s PAM, seznámíme se s pojmy modulace.




Co je to modulace?

Modulace je proces změny charakteristik nosného signálu, jako je amplituda, frekvence a šířka atd. Jde o proces přidávání informací k nosnému signálu. Nosný signál je stabilní průběh s konstantní amplitudou a frekvencí.

Modulace

Modulace



Modulace se obvykle aplikuje na elektromagnetické signály, jako je rádiový laser a optické signály. Audio, video, obrázky a textová data se přidávají do nosného signálu pro přenos přes telekomunikaci .

Druhy modulace

Modulace je rozdělena do dvou typů v závislosti na typu signálu.

  • Modulace kontinuální vlnou
  • Pulzní modulace

Modulace kontinuálních vln a pulzní modulace jsou dále kategorizovány, jak je uvedeno níže.


Typy_Modulací

Typy modulací

Modulace kontinuální vlnou

V modulaci spojitých vln se signál používá jako nosný signál, který moduluje signál zprávy. K dosažení modulace lze změnit tři parametry, a to frekvenci, amplitudu a fázi. Existují tedy tři typy modulací.

  1. Amplitudová modulace
  2. Frekvenční modulace
  3. Fázová modulace
Typy analogové modulace

Typy analogové modulace

Pulzní modulace

Pulzní modulace je technika, při které je signál přenášen s informacemi pulzy. To se dělí na analogovou pulzní modulaci a digitální pulzní modulaci.

Analogová pulzní modulace je klasifikována jako

  • Pulzní amplitudová modulace (PAM)
  • Pulzní šířková modulace (PWM)
  • Pulzní poziční modulace (PPM)

Digitální modulace je klasifikována jako

Pulzní amplitudová modulace

Pulzní amplitudová modulace je technika, při které je amplituda každého pulzu řízena okamžitou amplitudou modulačního signálu. Jedná se o modulační systém, ve kterém je signál vzorkován v pravidelných intervalech a každý vzorek je úměrný amplitudě signálu v okamžiku vzorkování. Tato technika přenáší data kódováním v amplitudě řady signálních pulzů.

Signál pulzní amplitudové modulace

Signál pulzní amplitudové modulace

Existují dva typy vzorkovací techniky pro přenos signálu pomocí PAM. Oni jsou:

  1. Flat Top PAM
  2. Přírodní PAM

Flat Top PAM: Amplituda každého pulzu je přímo úměrná modulační amplitudě signálu v době výskytu pulzu. Amplitudu signálu nelze změnit vzhledem k analogovému signálu, který má být vzorkován. Vrcholy amplitudy zůstávají ploché.

Flat Top PAM

Flat Top PAM

Přírodní PAM: Amplituda každého pulzu je přímo úměrná modulační amplitudě signálu v době výskytu pulzu. Poté následuje amplituda pulzu po zbytek polocyklu.

Přírodní PAM

Přírodní PAM

Návrh obvodu pulzní amplitudové modulace

PAM je generován z modulačního signálu čisté sinusové vlny a generátoru čtvercových vln, který produkuje nosný pulz a PAM modulátorový obvod.
Používá se generátor sinusových vln, který je založen na Obvod oscilátoru Wien Bridge . To může na výstupu způsobit zkreslení méně sinusových vln. Obvod je navržen tak, aby bylo možné upravit amplitudu a frekvenci oscilátoru pomocí potenciometru.

Generátor sinusových vln

Generátor sinusových vln

Kmitočet lze měnit změnou potenciometru R2 a amplitudou upraveného pomocí potenciometru R. Frekvence generované sinusové vlny je dána vztahem

F = 1 / (2π√R1R2C1C2)

Čtvercová vlna je generována pomocí astabilního obvodu založeného na operačních zesilovačích. Operační zesilovač se používá ke snížení složitosti generování obdélníkové vlny. Čas zapnutí a čas vypnutí pulzu lze nastavit shodně a frekvenci lze upravit beze změny.

Generátor hranatých vln

Generátor hranatých vln

Časové období generovaných impulzů závisí na hodnotě odporu R a kapacitě C. Perioda astabilního obvodu operačního zesilovače je dána vztahem

T = 2,2 RC

Druhy PAM

Pulzní amplitudová modulace je rozdělena do dvou typů

  1. Single Polarity PAM
  2. Dvojitá polarita PAM

Single polarity PAM je situace, kdy je k signálu přidáno vhodné pevné DC zkreslení, aby se zajistilo, že všechny impulsy jsou kladné.
PAM s dvojitou polaritou je situace, kdy jsou impulsy pozitivní i negativní.

Demodulace PAM

Pro demodulaci signálu PAM se přivádí signál PAM dolní propust . Nízkofrekvenční filtr eliminuje vysokofrekvenční vlnění a generuje demodulovaný signál. Tento signál se potom aplikuje na invertující zesilovač, aby se zesílila jeho úroveň signálu, aby měl demodulovaný výstup s téměř stejnou amplitudou jako modulační signál.

Demodulace signálu PAM

Demodulace signálu PAM

Aplikace PAM

  • Používá se v Ethernetová komunikace .
  • Používá se v mnoha mikrořadičích pro generování řídicích signálů.
  • Používá se ve fotobiologii.
  • Používá se jako elektronický ovladač pro LED osvětlení.

Výhody

  • Jedná se o jednoduchý proces jak pro modulaci, tak pro demodulaci.
  • Obvody vysílače a přijímače jsou jednoduché a snadno sestavitelné.
  • PAM může generovat další signály pulzní modulace a může zprávu přenášet současně.

Nevýhody

  • Šířka pásma by měla být velká pro přenos PAM modulace.
  • Hluk bude skvělý.
  • Pulzní amplitudový signál se liší, takže energie potřebná k přenosu bude větší.

Tento článek pojednává o pulzní amplitudové modulaci. Dále za jakoukoli pomoc na Elektronické projekty nebo pochybnosti týkající se tohoto článku, můžete nás kontaktovat komentářem v sekci komentářů níže.