Impulsi positsiooni modulatsioon: plokkskeem, vooluahel, töö, genereerimine PWM-iga ja selle rakendused

Pulss modulatsioon (PM) on üks modulatsiooni tüüp, kus signaal edastatakse impulsi kujul. Seda tüüpi modulatsiooni korral võetakse pidevaid signaale normaalsete intervallidega, seega kasutatakse seda modulatsioonitehnikat analoogteabe edastamiseks. Impulssmodulatsioon jaguneb kahte tüüpi analoogmodulatsiooniks ja digitaalne modulatsioon . Analoogmodulatsioon liigitatakse kolme tüüpi PAM, PWM ja PPM, digitaalne modulatsioon aga impulsskoodiks ja deltamodulatsiooniks. Nii et selles artiklis käsitletakse ülevaadet ühest impulssmodulatsiooni tüübist, nimelt - impulsi positsiooni modulatsioon teooria või PPM.

Mis on impulsi positsiooni modulatsioon?

Impulsi positsiooni modulatsioon on üks analoogmodulatsiooni tüüp, mis võimaldab varieeruda impulsside asendis diskreeditud moduleeriva signaali amplituudi alusel, mida nimetatakse PPM-iks või impulsi positsioonimodulatsiooniks. Seda tüüpi modulatsiooni puhul impulsside amplituud ja laius hoitakse stabiilsena ja impulsside asukoht ainult vaheldusrikas.

PPM-tehnika võimaldab arvutitel andmeid edastada, mõõtes lihtsalt aega, mis kulub iga andmepaketi arvutisse jõudmiseks. Seda kasutatakse sageli optilises sides, kus esineb väikeseid mitmerajalisi häireid. See modulatsioon edastab täielikult digitaalseid signaale ja seda ei saa kasutada analoogsüsteemid. See edastab lihtsaid andmeid, mis pole failide edastamisel tõhus.

Lisateavet PPM-i, PWM-i ja PAM-i erinevuste kohta kliki siia

Impulsi positsiooni modulatsiooni plokkskeem

Allpool on näidatud impulsi positsiooni modulatsiooni plokkskeem, mis genereerib PPM signaali. Teame, et impulsi positsiooni modulatsiooni signaal on PWM-signaali abil kergesti genereeritav. Seega oleme siin võrdlusseadme o/p juures eeldanud, et PWM-signaal on juba genereeritud ja nüüd peame tootma PPM-signaali.

Ülaltoodud plokkskeemil genereeritakse PAM-signaal modulaatorist üks kord ja seejärel töödeldakse seda komparaatoris PWM-signaali saamiseks. Pärast seda antakse komparaatori väljund monostabiilsele multivibraatorile, mis käivitatakse negatiivse servaga. Seega, PWM-signaali tagumise servaga tõuseb monostabiilse väljund kõrgele.

Seega algab PPM-signaali impulss PWM-signaali tagumisest servast. Siinkohal tuleb märkida, et kõrge väljundi kestus sõltub peamiselt multivibraatori RC komponentidest. Seega on see peamine põhjus, miks PPM-signaali puhul saavutatakse stabiilne laiusimpulss.

PWM-signaali tagumine serv nihkub läbi moduleeriva signaali, nii et selle nihke korral näitavad PPM-i impulsid selle asukoha piires nihkeid. PPM-signaali lainekuju esitus on näidatud allpool.

Ülaltoodud impulsspositsiooni modulatsiooni lainekuju puhul on esimene lainekuju sõnumisignaal, teine ​​signaal on kandesignaal ja kolmas signaal on PWM-signaal. Seda signaali peetakse PPM-signaali genereerimise võrdlusaluseks, nagu on näidatud viimasel diagrammil. Ülaltoodud lainekujude puhul võime märgata, et PWM-impulsi lõpp-punkt samuti PPM-impulsi alguspunkt langeb kokku, mis on näidatud punktiirjoonega.

Impulsi asukoha modulatsiooni tuvastamine

Impulsi positsiooni modulatsiooni plokkskeemi tuvastamine on näidatud allpool. Järgmisel plokkskeemil näeme, et see sisaldab impulsigeneraatorit, SR FF-i, võrdlusimpulsi generaatorit ja PWM-demodulaatorit.

Modulatsiooniahelast edastatav PPM-signaal moondub koos müraga kogu edastamise ajal. Nii et see moonutatud signaal jõuab demodulaatori ahelasse. Selles vooluringis kasutatav impulssgeneraator tekitab fikseeritud kestusega impulsslainekuju. See lainekuju antakse SR FF-i lähtestustihvtile. Võrdlusimpulsi generaator tekitab fikseeritud perioodiga võrdlusimpulsi, kui sellele edastatakse PPM-signaal. Seega kasutatakse seda võrdlusimpulssi SR FF seadistamiseks. FF-i väljundis genereerivad need seadistamise ja lähtestamise signaalid PWM-signaali. Lisaks töödeldakse seda signaali algse sõnumisignaali saamiseks.

Kuidas impulsi positsiooni modulatsioon töötab?

Impulsspositsiooni modulatsioon (PPM) toimib lihtsalt elektriliste, optiliste või elektromagnetiliste impulsside edastamise teel arvutisse/teisse seadmesse lihtsate andmete edastamiseks. Seega on vaja, et mõlemad seadmed oleksid kooskõlastatud sarnase kellaga, et see dekodeeriks andmed impulsside edastamise järgselt. Teise võimalusena võimaldab veel üks PPM-i vorm, mida nimetatakse diferentsiaalimpulsi positsioonimodulatsiooniks, kodeerida kõiki signaale sõltuvalt leviaegade erinevusest. See tähendab, et vastuvõttev seade peab edastuse dekodeerimiseks jälgima ainult saabumisaegade erinevust.

Impulsi positsiooni modulatsiooniahel

Üldiselt hoitakse PPM-is impulsside amplituud ja laius stabiilsena, samas kui iga impulsi paigutust võrdlusimpulsi positsiooni suhtes muudetakse vastavalt moduleeriva signaali kohesele diskreetimisväärtusele. Allpool on näidatud 555 taimeriga impulsspositsiooni modulatsiooni skeem.

Seda vooluringi saab ehitada erinevate elektrooniliste komponentidega, näiteks 555 taimer IC , takistid R1 ja R2, Kondensaatorid nagu C2 ja C3 ja diood D1. Andke ühendused allpool toodud vooluringi järgi.

Põhimõtteliselt, 555 IC on monoliitne IC, mis on saadaval 8-kontaktilises DIP-paketis. Seda kasutatakse paljudes rakendustes, mida kasutatakse stabiilne multivibraator ja bistabiilne multivibraator kolmnurklaine, ruutlaine jne genereerimiseks. Seega peetakse PPM-i genereerimist ka 555 IC üheks rakenduseks.

Vaatame, kuidas PPM-signaal genereeritakse ülaltoodud 555 IC-ga PPM-ahela abil. PWM-impulsside ja PPM-impulsside genereerimiseks töötab 555 taimer monostabiilses režiimis. Monostabiilne režiim on üks multivibraatorite režiimidest. Multivibraatorid on üldiselt elektroonilised vooluringid, millel pole üht või kahte stabiilset olekut. Stabiilsete olekute põhjal on kolme tüüpi stabiilsed, bistabiilsed ja monostabiilsed multivibraatorid.

Sisend-PWM-impulss rakendatakse 555 IC-sarnase käivitatava sisendi pin2-le läbi diferentsiaatorivõrgu, mille moodustavad diood D1, takisti R ja kondensaator C1. Nüüd, tuginedes pin2-le vastuvõetud sisendile, saadakse väljund 555 taimeri IC viigu 3-st. Väljund jääb kõrgeks takistite R2 ja C2 poolt määratud ajaperioodi vältel, nii et iga impulsi laius ja amplituud jäävad konstantseks ning saame väljundis PPM signaali.

Sel viisil kasutatakse 555 taimeri IC-d PPM-signaali genereerimiseks.

Eelised

The impulsi positsiooni modulatsiooni eelised sisaldama järgmist.

• PPM-il on teiste modulatsioonidega võrreldes kõige suurem energiatõhusus.
• Sellel modulatsioonil on vähem stabiilsed amplituudimüra häired.
• See modulatsioon eraldab signaali kergesti mürarikkast signaalist.
• See vajab PAM-iga võrreldes vähem energiat.
• Signaali ja müra eraldamine on äärmiselt lihtne
• Sellel on pidev edastatav võimsus.
• See tehnika on lihtne signaali jagamiseks mürarikkast signaalist.
• See vajab amplituudi ja lühikese impulsi tõttu PAM-i ja PDM-iga võrreldes äärmiselt vähem energiat.
• Lihtne müra eemaldamine ja eraldamine on seda tüüpi modulatsiooni puhul äärmiselt lihtne.
• Stabiilse impulsi amplituudi ja laiuse tõttu on võimsuskasutus teiste modulatsioonidega võrreldes väga madal.
• PPM edastab ainult lihtsaid käske Tx-lt Rx-ile, seega kasutatakse seda sageli kergetes rakendustes, kuna see vajab süsteemi vähe.

Puudused

The impulsi positsiooni modulatsiooni puudused sisaldama järgmist.

• PPM on väga keeruline.
• Võrreldes PAM-iga vajab see edastamiseks rohkem ribalaiust.
• See on äärmiselt tundlik mitmeteelistele häiretele, nagu kaja, mis võib edastust häirida, muutes iga signaali saabumisaegade erinevust.
• Sünkroonimine on vajalik saatja ja vastuvõtja vahel, mis ei ole iga kord teostatav ja selleks on vaja spetsiaalset kanalit.
• Sellise modulatsiooni jaoks on vaja spetsiaalseid seadmeid.

Rakendused

The impulsi positsiooni modulatsiooni rakendused sisaldama järgmist.

• PPM-i kasutatakse peamiselt telekommunikatsioonisüsteemides ja lennujuhtimissüsteemides.
• Seda modulatsiooni kasutatakse raadiojuhtimises, optilises sidesüsteemis ja sõjalistes rakendustes.
• Seda tehnikat kasutatakse lennukites, kaugjuhitavates autodes, rongides jne.
• PPM-i kasutatakse mittekoherentses tuvastamises kõikjal, kus vastuvõtja seda ei vaja Faasi lukustussilmus või PLL, et jälgida kandja faasi.
• Seda kasutatakse RF (raadiosagedus) sides.
• Seda kasutatakse ka kõrgsageduslikes kontaktivabades kiipkaartides, raadiosageduslikes ID siltides jne.

Seega on see kõik umbes impulsi asendi modulatsiooni ülevaade – töö ja selle rakendused. Siin on teile küsimus, mis on PWM ?