Modulácia pulznej polohy: bloková schéma, obvod, práca, generovanie s PWM a jeho aplikáciami

Pulz modulácia (PM) je jeden typ modulácie, kde sa signál prenáša v impulznej forme. Pri tomto type modulácie sú nepretržité signály vzorkované v normálnych intervaloch, takže táto modulačná technika sa používa na prenos analógových informácií. Pulzná modulácia sa delí na dva typy analógovej modulácie a digitálna modulácia . Analógová modulácia je klasifikovaná do troch typov PAM, PWM a PPM, zatiaľ čo digitálna modulácia je klasifikovaná do pulzného kódu a delta modulácie. Tento článok teda pojednáva o prehľade jedného z typov pulznej modulácie, konkrétne – modulácia polohy impulzu teória alebo PPM.

Čo je modulácia polohy impulzu?

Modulácia polohy impulzov je jedným z typov analógovej modulácie, ktorá umožňuje variáciu v rámci polohy impulzov na základe amplitúdy vzorkovaného modulačného signálu, ktorá sa nazýva PPM alebo modulácia polohy impulzov. Pri tomto type modulácie, amplitúda a šírka impulzov sú stabilné a poloha impulzov len rôznorodé.

Technika PPM umožňuje počítačom prenášať údaje jednoduchým meraním času potrebného na dosiahnutie každého dátového paketu do počítača. Často sa používa v optickej komunikácii, kde dochádza k malému viaccestnému rušeniu. Táto modulácia úplne prenáša digitálne signály a nie je možné ju využiť v analógových systémoch. Prenáša jednoduché dáta, ktoré nie sú efektívne pri prenose súborov.

Ak chcete vedieť viac o rozdieloch medzi PPM, PWM a PAM kliknite tu

Bloková schéma modulácie polohy impulzu

Nižšie je znázornený blokový diagram modulácie polohy impulzu, ktorý generuje signál PPM. Vieme, že signál modulácie polohy impulzu sa ľahko generuje pomocou signálu PWM. Takže tu na začiatku komparátora sme predpokladali, že signál PWM sa už generuje a teraz musíme vytvoriť signál PPM.

Vo vyššie uvedenej blokovej schéme sa signál PAM vygeneruje z modulátora raz a ďalej sa spracuje v komparátore, aby sa vytvoril signál PWM. Potom je výstup komparátora odovzdaný monostabilnému multivibrátoru, ktorý je spúšťaný zápornou hranou. So zostupnou hranou PWM signálu ide teda výstup monostabilného vysoko.

Pulz signálu PPM teda začína zadnou hranou signálu PWM. Tu je potrebné poznamenať, že vysoký výstupný čas závisí hlavne od RC komponentov multivibrátora. Toto je teda hlavný dôvod, prečo sa v prípade signálu PPM dosiahne stabilná šírka impulzu.

Zostupná hrana PWM signálu sa posúva cez modulačný signál, takže s týmto posunom budú impulzy PPM vykazovať posuny v rámci svojej polohy. Znázornenie priebehu signálu PPM je uvedené nižšie.

Vo vyššie uvedenom tvare vlny pulznej polohovej modulácie je prvý tvar vlny signál správy, druhý signál je nosný signál a tretí signál je signál PWM. Tento signál sa považuje za referenčný pre generovanie signálu PPM, ako je znázornené na poslednom diagrame. Vo vyššie uvedených priebehoch si môžeme všimnúť, že koncový bod impulzu PWM ako aj počiatočný bod impulzu PPM sa zhoduje, čo je znázornené bodkovanou čiarou.

Detekcia pulznej polohovej modulácie

Detekcia blokového diagramu modulácie polohy impulzu je znázornená nižšie. V nasledujúcej blokovej schéme môžeme pozorovať, že zahŕňa generátor impulzov, SR FF, generátor referenčných impulzov a demodulátor PWM.

Signál PPM, ktorý je prenášaný z modulačného obvodu, bude počas prenosu skreslený šumom. Takže tento skreslený signál dosiahne obvod demodulátora. Generátor impulzov použitý v tomto obvode vytvorí impulzný tvar vlny s pevným trvaním. Tento tvar vlny sa pridelí resetovaciemu kolíku SR FF. Generátor referenčných impulzov vytvára referenčný impulz s pevnou periódou, keď je mu pridelený vysielaný signál PPM. Takže tento referenčný impulz sa používa na nastavenie SR FF. Na výstupe FF tieto signály nastavenia a resetovania vygenerujú signál PWM. Ďalej sa tento signál spracuje tak, aby poskytol signál pôvodnej správy.

Ako funguje modulácia polohy impulzu?

Modulácia polohy impulzov (PPM) jednoducho funguje tak, že sa prenášajú elektrické, optické alebo elektromagnetické impulzy do počítača/iného zariadenia na komunikáciu jednoduchých údajov. Preto je potrebné, aby boli obe zariadenia koordinované s podobnými hodinami, aby dekódovali údaje na základe vyslania impulzov. Alternatívne ešte jedna forma PPM nazývaná diferenciálna modulácia polohy impulzov umožňuje kódovanie všetkých signálov v závislosti od rozdielov medzi vysielacími časmi. To znamená, že prijímacie zariadenie musí na dekódovanie prenosu monitorovať iba rozdielnosť časov príchodu.

Pulzný pozičný modulačný obvod

Vo všeobecnosti v PPM sú amplitúda a šírka impulzov stabilné, zatiaľ čo usporiadanie každého impulzu s odkazom na polohu referenčného impulzu sa upravuje na základe okamžitej vzorkovanej hodnoty modulačného signálu. Schéma zapojenia impulznej polohovej modulácie s časovačom 555 je uvedená nižšie.

Tento obvod môže byť zostavený z rôznych elektronických komponentov, napr 555 časovač IC , rezistory R1 a R2, Kondenzátory ako C2 a C3 a dióda D1. Uveďte pripojenia podľa obvodu uvedeného nižšie.

V podstate, 555 IC je monolitický integrovaný obvod, ktorý je dostupný v 8-pinovom DIP puzdre. Používa sa v mnohých aplikáciách používaných ako stabilný multivibrátor a bistabilný multivibrátor na generovanie trojuholníkovej vlny, štvorcovej vlny atď. Generovanie PPM sa tiež považuje za jednu z aplikácií 555 IC.

Pozrime sa, ako sa generuje signál PPM pomocou vyššie uvedeného obvodu PPM s 555 IC. Pre generovanie impulzov PWM a impulzov PPM pracuje časovač 555 v monostabilnom režime. Monostabilný režim je jedným z režimov multivibrátorov. Multivibrátory sú vo všeobecnosti elektronické obvody, ktoré nemajú jeden alebo dva stabilné stavy. Na základe stabilných stavov existujú tri typy astabilné, bistabilné a monostabilné multivibrátory.

Vstupný PWM impulz sa aplikuje na kolík 2 555 IC spúšťaného vstupu cez sieť diferenciátora tvorenú diódou D1, odporom R a kondenzátorom C1. Teraz na základe prijatého vstupu na kolíku 2 sa výstup získa na kolíku 3 555 integrovaného obvodu časovača. Výstup zostane vysoký po dobu trvania časového obdobia určeného rezistormi R2 a C2, takže šírka a amplitúda každého impulzu zostane konštantná a na výstupe dostaneme signál PPM.

Týmto spôsobom sa 555 časovač IC používa na generovanie signálu PPM.

Výhody

The výhody pulznej polohovej modulácie zahŕňajú nasledujúce.

• PPM má najvyššiu energetickú účinnosť v porovnaní s inými moduláciami.
• Táto modulácia má menej stabilné rušenie amplitúdového šumu.
• Táto modulácia ľahko oddeľuje signál od rušivého signálu.
• V porovnaní s PAM potrebuje menej energie.
• Oddelenie signálu a šumu je veľmi jednoduché
• Má konštantný prenášaný výkon.
• Táto technika je jednoduchá na rozdelenie signálu od zašumeného signálu.
• Potrebuje extrémne menej energie v porovnaní s PAM a PDM kvôli amplitúde a krátkemu trvaniu impulzu.
• Jednoduché odstránenie a oddelenie šumu je pri tomto type modulácie mimoriadne jednoduché.
• Spotreba energie je tiež extrémne nízka v porovnaní s inými moduláciami kvôli stabilnej amplitúde a šírke impulzu.
• PPM komunikuje iba jednoduché príkazy z Tx do Rx, takže sa často používa v odľahčených aplikáciách z dôvodu nízkych systémových potrieb.

Nevýhody

The nevýhody pulznej polohovej modulácie zahŕňajú nasledujúce.

• PPM je veľmi zložitý.
• Na prenos potrebuje väčšiu šírku pásma v porovnaní s PAM.
• Je mimoriadne citlivý na viaccestné rušenie, ako je ozvena, ktorá môže rušiť prenos zmenou rozdielu v časoch príchodu každého signálu.
• Synchronizácia je nevyhnutná medzi vysielačom a prijímačom, čo nie je vždy možné a vyžadujeme na to vyhradený kanál.
• Pre tento druh modulácie sú potrebné špeciálne zariadenia.

Aplikácie

The aplikácie pulznej polohovej modulácie zahŕňajú nasledujúce.

• PPM sa používa hlavne v telekomunikačných systémoch a systémoch riadenia letovej prevádzky.
• Táto modulácia sa používa v rádiovom ovládaní, optických komunikačných systémoch a vojenských aplikáciách.
• Táto technika sa používa v lietadlách, diaľkovo ovládaných autách, vlakoch atď.
• PPM sa používa pri nekoherentnej detekcii všade tam, kde prijímač žiadnu nevyžaduje Slučka fázového zámku alebo PLL na sledovanie fázy nosiča.
• Používa sa v RF (rádiofrekvenčnej) komunikácii.
• Používa sa aj vo vysokofrekvenčných, bezkontaktných čipových kartách, rádiofrekvenčných ID tagoch ​​atď.

Ide teda o všetko prehľad modulácie polohy impulzu – práca a jej aplikácie. Tu je otázka pre vás, čo je PWM ?