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. www.zlinskedumy.cz

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 signálu Kvantovaná modulace Nekvantovaná modulace Využití 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) 𝑇 𝑣 ≤ 1 2 ∙ 𝑓 𝑚𝑎𝑥 kde Tv je interval mezi dvěma vzorky fmax 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 kHz Jednotlivých diskrétní hodnoty vzorkovaného signálu dále projdou procesem kvantování a kódování.

Proces vzorkování a kvantování signálu Vzorkování analogového signálu se provádí pomocí obdélníkových impulsů nenulové šířky. a) spojitý signál b) vzorkovaný signál c) kvantovaný signál Obr. 1: Vzorkování signálu

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 Tv – doba vzorkování Obr. 2: Pulsně amplitudová modulace

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

Obr. 3: Pulsně šířková a pulsně polohová modulace Ukázka PŠM a PPM Obr. 3: Pulsně šířková a pulsně polohová modulace

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

Ukázka PCM modulace Obr. 4: PCM modulace

Příklady využití v praxi Ukázka delta modulace Obr. 5: Delta modulace Příklady využití v praxi bezdrátový přenos dat výkonová elektronika telekomunikace

Kontrolní otázky: V čem se liší impulsová modulace od analogové ? Vysvětlete používané principy impulsové modulace. V čem se liší kvantovaná modulace od nekvantované ? 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-signalu Obr. 1b: REICHL. Proces vzorkování: vzorkovaný signál. In: [online].2012 [vid. 21.2.2013]. Dostupné z http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1356-vzorkovani-signalu Obr. 1c: REICHL. Proces vzorkování: kvantovaný signál. In: [online].2012[vid.21.2.2013]. Dostupné z http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1356-vzorkovani-signalu Obr. 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=5126 Obr. 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 