Impulsová modulace

Střední odborná škola Otrokovice

www.zlinskedumy.cz

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Miroslav Hubáček.Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR.

Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

Charakteristika 1 DUM

Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice

Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /1

Autor Ing. Miroslav Hubáček

Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-EL-ELZ/2-EL-2/3

Název DUM Impulsová modulace

Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání

Kód oboru RVP 26-51-H/01

Obor vzdělávání Elektrikář

Vyučovací předmět Elektronická zařízení

Druh učebního materiálu Výukový materiál

Cílová skupina Žák, 16 – 17 let

Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce učitelem, případně jako materiál pro samostudium, nutno doplnit výkladem; náplň: seznámení s principy impulsové modulace a jejím využitím

Vybavení, pomůcky Počítač, dataprojektor, interaktivní tabule

Klíčová slova Impulsová modulace, binární signál, vzorkování

Datum 19. 2. 2013

Impulsová modulace

Náplň výuky

Vzorkování signáluKvantovaná modulaceNekvantovaná modulaceVyužití impulsové modulace v praxi

Impulsová modulace

• je založena na principu odebírání vzorků z původního signálu • odběr vzorků se pravidelně opakuje po určitých časových

intervalech• délka těchto intervalů se volí tak, aby odebírané vzorky

dostatečně vystihovaly charakter původního signálu• hustota odebíraných vzorků se určuje podle vzorkovacího

teorému (Shannon-Kotělnikův teorém)

kdeTv je interval mezi dvěma vzorkyfmax je maximální frekvence signálu

Vzorkování signálu

Uvedená rovnice vyjadřuje vztah mezi vzorkovací frekvencí a maximálním kmitočtem, který je schopen systém přenést, tzv.

„vzorkovací teorém“

PRO SIGNÁL S MAXIMÁLNÍ FREKVENCÍ fmax JE NUTNO ODEBRAT ZA DOBU JEHO PERIODY ALESPOŇ DVA VZORKY.

Příklad:Pro telefonní signál (fmax=3,4 kHz) byl zvolen vzorkovací kmitočet fV=8 kHzJednotlivých diskrétní hodnoty vzorkovaného signálu dále projdou procesem kvantování a kódování.

Proces vzorkování a kvantování signálu

Obr. 1: Vzorkování signálu

Vzorkování analogového signálu se provádí pomocí obdélníkových impulsů nenulové šířky.

a) spojitý signál

b) vzorkovaný signál c) kvantovaný signál

Impulsová modulace

Nekvantovaná

• amplitudová – PAM

• šířková – PWM

• polohová – PPM

Kvantovaná

delta – ΔM

pulsně kódovaná – PCM

Pulsně amplitudová modulace – PAM

• u tohoto druhu modulace dochází k procesu odebírání vzorků z původního analogového signálu v daném časovém úseku

• vzorek přestavuje průběh signálu během této doby

• signálové napětí harmonického průběhu je spínačem připojováno s definovanou periodou k výstupní zátěži

• princip demodulace signálu PAM je založen na průchodu tohoto signálu dolní propustí

Ukázka PAM

Obr. 2: Pulsně amplitudová modulace

Tv – doba vzorkování

Pulsně šířková modulace – PWM

• v závislosti na amplitudě signálu ovlivňuje šířka impulzů – amplituda zůstává stejná

Pulsně polohová modulace – PPM

• je ovlivňován posun vzhledem k okamžiku vzorkování signálu

• modulaci je možno realizovat např. srovnáním amplitudy signálu a amplitudami pilových průběhů, jejichž začátek je shodný s okamžikem periodického vzorkování signálu

Ukázka PŠM a PPM

Obr. 3: Pulsně šířková a pulsně polohová modulace

Modulace delta

• spočívá v porovnávání předchozího vzorku a aktuální hodnoty amplitudy přenášeného signálu

• pro každý vzorek je přenášen pouze jeden binární signál• dva druhy modulace • lineární • adaptabilní

Pulsně kódová modulace – PCM• jedná se o kvantovou impulsní modulaci• tři fáze modulace jako u PAM• vzorkování• kvantování• kódování

Ukázka PCM modulace

Obr. 4: PCM modulace

Ukázka delta modulace

Obr. 5: Delta modulace

Příklady využití v praxi

• bezdrátový přenos dat• výkonová elektronika• telekomunikace

Kontrolní otázky:

1. V čem se liší impulsová modulace od analogové ?

2. Vysvětlete používané principy impulsové modulace.

3. V čem se liší kvantovaná modulace od nekvantované ?

4. Kde se v praxi využívá impulsová modulace ?

Seznam obrázků:Obr. 1a: REICHL. Proces vzorkování: spojitý signál. In: [online].2012 [vid. 21.2.2013].

Dostupné z http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1356-vzorkovani-signaluObr. 1b: REICHL. Proces vzorkování: vzorkovaný signál. In: [online].2012 [vid. 21.2.2013].

Dostupné z http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1356-vzorkovani-signaluObr. 1c: REICHL. Proces vzorkování: kvantovaný signál. In: [online].2012[vid.21.2.2013].

Dostupné z http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1356-vzorkovani-signaluObr. 2: KORF. Pulsní modulace: PAM. In: [online].2012 [vid. 21.2.2012]. Dostupné z

TKS_1 - modulace.ppt - Zefram Obr. 3: KORF. Pulsní modulace: PŠM a PPM. . In: [online].2012 [vid. 21.2.2012]. Dostupné

z TKS_1 - modulace.ppt - Zefram Obr. 4: ČVUT. Modulace: PCM modulace. In: [online].2012 [vid. 22.2.2012]. Dostupné z

www.comtel.cz/files/download.php?id=5126Obr. 5: ČVUT. Modulace: Delta modulace. In: [online].2012 [vid. 22.2.2012]. Dostupné z

www.comtel.cz/files/download.php?id=5126

Seznam použité literatury:

[1] BEZDĚK, M., Elektronika I. České Budějovice: KOPP, 2002. ISBN 80-7232-171-4.

[2] MACHÁČEK, Z., NEVŘIVA, P., Modulované signály. Ostrava: VŠB-TUO, 2012. ISBN 978-80-248-2600-4.

[3] Modulace. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. 2012 [cit. 10. 2. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Modulace

[4] KORF, J. DOI: modulační metody. [online]. 2012 [cit. 21.2.2013]. Dostupné z: TKS_1 - modulace.ppt - Zefram

Děkuji za pozornost