Codi de pols la modulació és un mètode que s'utilitza per convertir un fitxer senyal analògic en un senyal digital de manera que es pot transmetre un senyal analògic modificat a través de la xarxa de comunicació digital. El PCM està en forma binària, de manera que només hi haurà dos estats possibles alt i baix (0 i 1). També podem recuperar el nostre senyal analògic mitjançant la demodulació. El procés de modulació del codi de pols es realitza en tres passos: mostreig, quantització i codificació. Hi ha dos tipus específics de modulacions de codi d’impulsos, com ara la modulació del codi d’impulsos diferencials (DPCM) i la modulació del codi d’impulsos diferencials adaptatius (ADPCM)

“utilitzant amplificadors operatius com a comparadors ”

Diagrama de blocs de PCM

Aquí teniu un diagrama de blocs dels passos inclosos en PCM.

En el mostreig, fem servir un mostrejador PAM que és un mostreig de modulació d’amplitud de pols que converteix el senyal d’amplitud contínua en senyal continu en temps discret (polsos PAM). A continuació es proporciona el diagrama de blocs bàsic de PCM per a una millor comprensió.

Què és una modulació de codi de pols?

Per obtenir una forma d'ona modulada en codi de pols d'una forma d'ona analògica a el transmissor final (font) d’un circuit de comunicacions, l’amplitud de les mostres de senyal analògic a intervals de temps regulars. La freqüència de mostreig o un nombre de mostres per segon és diverses vegades la freqüència màxima. El senyal de missatge convertit en forma binària sol estar en el nombre de nivells que sempre arriba a una potència de 2. Aquest procés s’anomena quantització.

Elements bàsics del sistema PCM

A l'extrem del receptor, un demodulador de codi d'impulsos descodifica el senyal binari en polsos amb els mateixos nivells quàntics que els del modulador. Mitjançant altres processos, podem restaurar la forma d’ona analògica original.

Teoria de la modulació del codi de polsos

Aquest diagrama de blocs anterior descriu tot el procés de PCM. La font del temps continu senyal de missatge es passa a través d’un filtre de pas baix i es realitzarà el mostreig, la quantització i la codificació. Veurem detalladament pas a pas.

Mostreig

El mostreig és un procés de mesura de l'amplitud d'un senyal de temps continu en instants discrets, que converteix el senyal continu en un senyal discret. Per exemple, la conversió d'una ona sonora a una seqüència de mostres. La mostra és un valor o conjunt de valors en un moment determinat o es pot espaiar. El mostreig extreu mostres d’un senyal continu, és un subsistema ideal per obtenir mostres que són equivalents al valor instantani del senyal continu als diversos punts especificats. El procés de mostreig genera un senyal pla d'amplitud de pols modulat (PAM).

Senyal analògic i mostrejat

Freqüència de mostreig, Fs és el nombre de mostres mitjanes per segon també conegudes com a taxa de mostreig. Segons el teorema de Nyquist, la freqüència de mostreig hauria de ser almenys 2 vegades la freqüència de tall superior. Freqüència de mostreig, Fs> = 2 * fmax per evitar l'efecte Aliasing. Si la freqüència de mostreig és molt superior a la velocitat de Nyquist, es converteix en mostreig excessiu. Si la freqüència de mostreig és inferior a la taxa de Nyquist es convertirà en submostreig.

Bàsicament s’utilitzen dos tipus de tècniques per al procés de mostreig. Aquests són 1. Mostreig natural i 2. Mostreig pla.

Quantització

En quantització, una mostra analògica amb una amplitud que es converteix en una mostra digital amb una amplitud que pren un d’un conjunt de valors de quantificació específicament definit. La quantització es realitza dividint el rang de valors possibles de les mostres analògiques en alguns nivells diferents i assignant el valor central de cada nivell a qualsevol mostra de l'interval de quantificació. La quantització aproxima els valors de la mostra analògica amb els valors de quantificació més propers. Per tant, gairebé totes les mostres quantitzades diferiran de les mostres originals per una petita quantitat. Aquesta quantitat s’anomena error de quantització. El resultat d’aquest error de quantificació és que sentirem un xiulet quan reproduïm un senyal aleatori. Conversió de mostres analògiques en nombres binaris que són 0 i 1.

En la majoria dels casos, utilitzarem quantificadors uniformes. La quantització uniforme és aplicable quan els valors de la mostra es troben en un rang finit (Fmin, Fmax). L'interval de dades total es divideix en 2n nivells, que siguin L intervals. Tindran una longitud igual Q. Q es coneix com a interval de quantització o mida de pas de quantificació. En quantització uniforme, no hi haurà cap error de quantificació.

Senyal quantificat uniformement

Com sabem,
L = 2n, a continuació, mida del pas Q = (Fmax - Fmin) / L

“flip flop de sr a jk ”

L’interval i s’assigna al valor mitjà. Emmagatzemarem o enviarem només el valor de l’índex del valor quantitzat.

Un valor de l'índex del valor quantitzat Qi (F) = [F - Fmin / Q]

Valor quantitzat Q (F) = Qi (F) Q + Q / 2 + Fmin

Però hi ha alguns problemes plantejats en quantificació uniforme

Únicament òptim per al senyal distribuït uniformement.
Els senyals d’àudio reals es concentren més a prop dels zeros.
L’oïda humana és més sensible als errors de quantització a valors petits.

La solució a aquest problema és utilitzar una quantització no uniforme. En aquest procés, l’interval de quantització és menor prop de zero.

Codificació

El codificador codifica les mostres quantitzades. Cada mostra quantificada es codifica en un Paraula de codi de 8 bits mitjançant l’ús de la llei A en el procés de codificació.

El bit 1 és el bit més significatiu (MSB), representa la polaritat de la mostra. '1' representa polaritat positiva i '0' representa polaritat negativa.
El bit 2,3 i 4 defineix la ubicació del valor de la mostra. Aquests tres bits formen junts una corba lineal per a mostres positives o negatives de baix nivell.
Els bits 5,6,7 i 8 són els bits menys significatius (LSB) que representa un dels valors quantificats dels segments. Cada segment es divideix en 16 nivells quàntics.

PCM és dos tipus de modulació de codi de pols diferencial (DPCM) i modulació de codi de pols diferencial adaptatiu (ADPCM).

A DPCM només es codifica la diferència entre una mostra i el valor anterior. La diferència serà molt menor que el valor total de la mostra, de manera que necessitem alguns bits per obtenir la mateixa precisió que en PCM ordinari. De manera que també es reduirà la velocitat de bits requerida. Per exemple, en el codi de 5 bits, 1 bit és per a polaritat i els 4 bits restants per a 16 nivells quàntics.

L’ADPCM s’aconsegueix adaptant els nivells de quantificació a les característiques del senyal analògic. Podem estimar els valors amb els valors de mostra anteriors. L'estimació d'errors es fa igual que a DPCM. A la diferència del mètode ADPCM de 32 Kbps entre el valor predit i la mostra, el valor es codifica amb 4 bits, de manera que obtindrem 15 nivells quàntics. En aquest mètode, la velocitat de dades és la meitat de la PCM convencional.

Demodulació del codi de pols

La demodulació del codi de pols farà el mateix procés de modulació a la inversa. La desmodulació comença amb el procés de descodificació, durant la transmissió el senyal PCM es veurà afectat per la interferència de soroll. Per tant, abans que el senyal PCM s’enviï al demodulador PCM, hem de recuperar el senyal al nivell original perquè utilitzem un comparador. El senyal PCM és un senyal d'ona de pols de sèrie, però per a la demodulació, necessitem que una ona sigui paral·lela.

En utilitzar un convertidor de sèrie a paral·lel, el senyal d'ona de pols de la sèrie es convertirà en un senyal digital paral·lel. Després, el senyal passarà pel decodificador de n-bits, hauria de ser un convertidor digital a analògic. El descodificador recupera els valors de quantificació originals del senyal digital. Aquest valor de quantificació també inclou molts harmònics d'alta freqüència amb senyals d'àudio originals. Per evitar senyals innecessaris, utilitzem un filtre de pas baix a la part final.

Avantatges de la modulació del codi de polsos

Els senyals analògics es poden transmetre mitjançant un digital d'alta velocitat sistema de comunicació .
La probabilitat que es produeixi un error es reduirà mitjançant l’ús de mètodes de codificació adequats.
El PCM s’utilitza en el sistema Telkom, enregistrament d’àudio digital, efectes especials de vídeo digitalitzat, vídeo digital, correu de veu.
El PCM també s'utilitza en unitats de control de ràdio com a transmissors i també com a receptor per a cotxes, vaixells i avions controlats a distància.
El senyal PCM és més resistent a les interferències que els senyals normals.

Tot es tracta Modulació i desmodulació del codi de polsos . Creiem que la informació que es proporciona en aquest article és útil per a una millor comprensió d’aquest concepte. A més, qualsevol consulta sobre aquest article o qualsevol ajuda en la implementació projectes elèctrics i electrònics , podeu acostar-vos-hi comentant a la secció de comentaris següent. Aquí teniu una pregunta, quines són les aplicacions de la modulació del codi de pols?

Crèdits fotogràfics: