ElectronS.R.L.
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1. bande limit e Un signal est d habitude consid r bande limit e quand le contenu en fr quence au dessus de fm voir Fig 2A est faible et probablement sans importance pour transmettre l information Cette condition n est pas suffisante quand l chantillonnage est concern puisque tout contenu en fr quence au dessus de fm g n rera in vitablement un chevauchement des composantes spectrales Lors de la reconstruction les fr quences qui l origine sont l ext rieur da la bande nominale du message appara tront la sortie sous la forme de fr quences beaucoup plus basses Ce ph nom ne de translation de fr quence vers le bas se produit quand une composante de fr quence est sous chantillonn e c est dire fs lt 2fm et on lui donne le nom de aliasing L effet de l aliasing est beaucoup plus grave des fr quences parasites qui passent par filtres de reconstruction non id aux parce que ces derni res tombent l ext rieur de la bande du message alors que les composantes alias peuvent tomber dans la bande du message Le filtrage du message autant que possible avant de chantillonnage et si n cessaire l chantillonnage fr quence beaucoup plus grande de la Fr quence nominale de Nyquist combattent l Aliasing Un autre cause importante de distorsion dans les syst mes d chantillonnage li e au ph nom ne de I Aliasing est que la premi re condition du Th or me de Shannon ne peut tre respect e e2. avantage suppl mentaire sur tout forme de transmission analogique Le question se pose maintenant comme peut on repr senter un message analogique en forme num rique La r ponse r side dans chantillonnage la quantification et le codage Quantification et Codage Les l ments pour la g n ration de la PM sont sch matis s dans la Fig 4A Le signal continu est d abord filtr par un filtre passe bas et chantillonn Les valeurs des chantillons sont puis arrondies o quantifi es la valeur pr d termin e plus proche Enfin un codeur convertit les chantillons quantifi s en MOTS NUMERIQUES appropri s un mot de code pour chaque chantillon et g n re le correspondant signal de bande base comme une forme d onde num rique L entier proc d illustr dans la Fig 4A prend le nom de CONVERSION ANALOGIQUE NUMERIQUE La Fig 48 r sume l entier proc d sous une forme graphique Puisque plusieurs chiffres sont n cessaires pour chaque chantillon il appara t que la bande passante PCM est beaucoup plus grande que la bande passante du message Erreur de quantification et Bruit de quantification Dans le processus de quantification une ERREUR DE QUANTIFICATION inh rente est effectu e parce que chaque valeur d chantillon est arrondie la valeur du niveau de quantification plus proche disponible voir la Fig 4B Pendant cette approximation un l ment d information est in vitablement perdu et c
3. de ce fait permettant la transmission de beaucoup de messages sur un syst me de communications Tel multiplexage dans le domaine temporel est connu comme multiplexage temporel TDM Une autre distinction entre la modulation d impulsions et CW est que l onde d impulsions peut contenir un appr ciable contenu de signal continu et de basse fr quence Une efficace transmission pourtant implique une deuxi me op ration c est dire la Modulation CW pour fournir une compl te transposition en fr quence Dans ce contexte la modulation d impulsions est une technique de traitement des messages plut t que de modulation dans le sens habituel du terme En fait l utilisation la plus courante de la modulation d impulsions est le traitement des messages pour le TDM y a deux types fondamentaux de modulation d impulsions analogique comme amplitude d impulsion largeur d impulsion position d impulsion qui est similaire la modulation lin aire et num rique ou modulation d impulsions cod s qui n a pas d guivalent CW Dans la s rie d unit s didactiques B43 le panneau B4310A traite du premier type de modulation tandis qu autres panneaux le 843108 PCM et le 84330 Modulation Delta traitent des types sp cifiques de modulation par impulsions cod s Pour les deux types de communication par impulsions l op ration cl consiste extraire les valeurs des chantillons de la forme d onde du message Nous allons
4. de ceci est que la s quence des 8 derniers symboles Uns et Zeros produits par le modulateur est m moris e en ordre Quand un nouveau bit entre le bit plus vieux est d cal et est perdu Le mot binaire de 8 bits disponible la sortie parall le du Registre D calage est transform de fa on continue en une valeur analogique comme indiqu en Figure 14 Cela g n re une tension utilisable pour contr ler la hauteur de la marche la tension de contr le est maximum environ 7 5V quand le nombre de 0 s est gal au nombre de 1 s c est dire quand le message original est plat ou changeant lentement Dans ce cas une tension de contr le lev e produit des impulsions de hauteur minimale la sortie du G n rateur d Impulsions Contr l c est dire des marches de hauteur minimum et l approximation en escalier suit de pr s la fonction d origine Quand le nombre de 1 s et dans le Registre d calage est tr s diff rent par exemple tout 1 s cela signifie que le message original a un changement brusque Le Convertisseur A N d livre une basse tension de contr le ce qui produit des impulsions de grande amplitude l entr e de l integrateur L Int grateur produit une approximation en escalier ayant des marches plus hautes Tout cela dans l essai de rattraper le message d entr e en volution rapide et de limiter le ph nom ne de saturation de pente Evidemment cette action de contre r amp action sur la ha
5. des 0 s ou vice versa la dimension de la marche augmente Puisque la dimension de la marche d pend seulement de la s quence des bits l exacte m me op ration adaptative peut tre reproduite dans le r cepteur Le contr le effectif de la dimension de la marche est effectu par un int grateur L int grateur somme les bits 0 s et 1 s sur une certaine p riode fixe Si la somme s carte de la moiti du nombre des bits dans la p riode la dimension de la marche est augment e Comme la somme se rapproche de la moiti du nombre des bits la dimension de la marche tend z ro Dans la pratique la somme des bits est traduite dans une tension qui est puis port e dans un amplificateur gain variable L amplification est minimum quand la tension d entr e correspond un nombre gal de 1 et 0 s dans la p riode L amplificateur contr le la dimension de la marche La DM Adaptative permet une am lioration consid rable des performances sur la DM classique Le d bit n cessaire pour la transmission de m me qualit d un signal donn par exemple le signal t l phonique est sensiblement r duit jusqu 50 passant de DM ADM 12 2 84330 DESCRIPTION DU SYSTEME La Figure 13 montre le vue de face de l unit didactique et le sch ma bloc du syst me La fonction des diff rents blocs est la suivante Dans l metteur Amplificateur d entr e il accepte les signaux d entr e dans la bande de voix 300 a 3000Hz
6. donc commencer notre r vision de la th orie de ce point Echantillonnage Consid rons le simple circuit de la Fig 1A Le commutateur p riodiquement se d place entre les deux contacts la fr quence d chantillonnage fs L intervalle de temps entre deux impulsions successifs d chantillonnage est la p riode d chantillonnage Ts 1 fe Le temps pour lequel le contact reste en position ON est indiqu e par T La figure 18 montre le motif de la forme d onde r sultante la forme d onde d origine appara t hach e au taux de fonctionnement du commutateur mais encore substantiellement reconnaissable Nous tudierons plus tard quelles sont les conditions pour s assurer que le contenu d information du signal original n est pas perdu Bande passante et spectres II appara t clairement de la Fig 18 que la pr sence d impulsions avec ar tes vives dans le signal de sortie implique que le spectre du signal Echantillonne est beaucoup plus grand que l original et pourtant le canal de transmission devra avoir une bande passante beaucoup plus grande de celle n cessaire pour le signal original Heureusement les supports de transmission large bande deviennent de plus en plus accessibles micro ondes laser fibres optiques etc et aussi le gaspillage de bande passante inh rent aux syst mes de modulation d impulsions est quilibr par d autres avantages de cette technique comme on verra plus tard L op ration effectu e
7. environ et fournit l adaptation lectrique aux circuits internes Ce bloc fournit galement la limitation d amplitude cr tage et la limitation de bande passante G n rateur de synchronisation en Transmission TX il fournit les temporisations de base n cessaires pour le fonctionnement de l metteur Pour ce mod le didactique la fr quence TX est variable entre 24KHz 64KHz environ pour permettre d tudier les effets de diff rentes fr quences de transmission sur la qualit de la transmission Comparateur II compare en permanence le message original provenant de l amplificateur d entr e avec son approximation en escalier g n r e l Int grateur La sortie du Comparateur est un niveau logique haut quand le signal d entr e d passe en amplitude son approximation en escalier G n rateur d impulsions contr l II peut tre essentiellement consid r comme chantillonneur qui produit une impulsion troite positive ou n gative selon le niveau logique de l entr e La commande d chantillonnage est fournie par le G n rateur de synchronisation TX La hauteur de l impulsion g n r e par ce bloc est contr l e par le niveau de tension fourni par le s lecteur montr dans le diagramme Le commutateur s lectionne comme source pour le contr le de la hauteur de l impulsion soit un potentiometre Niveau continu 0 7 5V 0 hauteur maximum de l impulsion 7 5V hauteur minimum de l impulsion o
8. Des Production amp Trading of O Hn Educational S R L Equipment x 147 si 4 r 09 1993 CONTENTS 1 MODULATION DELTA R vision des concepts de base G n ralit s Echantillonnage Bande passante et spectres Th or me de Shannon La fr quence de N yquist Aliasing Modulation analogique d impulsions PAM PWM PPM Modulation par impulsions cod amp es PCM DM et DPCM Quantification et codage Erreur de quantification et bruit de quantification Modulation Delta Modulation Delta Adaptative 2 84330 DESCRIPTION DU SYSTEME 3 EXERCICES No 1 Fonctionnement de base No 2 Qualit de la transmission No 3 Modulation Delta Adaptative 4 GUIDE DE L INSTRUCTEUR 1 MODULATION DELTA Revision des concepts de base G n ralit s Les donn es exp rimentales et les fonctions math matiques sont souvent affich es comme des courbes continues m me si un nombre fini de points discrets t utilis pour construire le graphique Si ces points discrets ou chantillons ne sont pas trop distants une courbe continue peut tre dessin e et les valeurs interm diaires peuvent tre interpol es un degr raisonnable de pr cision On peut pourtant dire que l affichage continu est convenablement d crit par les points d chantillonnage seuls De la m me mani re un signal lectrique r pondant certaines conditions peut tre reproduit enti rement p
9. R STAIRCASE GENERATOR LOW PASS FILTER DM FIG 9 DELTA MODULATION DEMODULATOR X QUANTIZED J QUANTIZED e A 8 FIG 10 IMPORTANCE OF PROPER STEP SIZE A STEPS TOO SMALL STEPS TOO LARGE Le d modulateur pour une onde modul e en Delta est simplement un g n rateur d escalier ou int grateur Si un 1 est re u l escalier s incr mente positivement Si 0 est re u l escalier s incr ment n gativement Le g n rateur est d habitude suivi par un filtre passe bas pour lisser la sortie en escalier dans une fonction continue Ceci estillustr dans la Fig 9 La cl pour une utilisation efficace de la modulation Delta estle choix intelligent des deux param tres dimension de la marche et p riode d chantillonnage Ceux ci doivent tre choisis de telle sorte que le signal ne peut ventuellement changer trop rapide pour que les marches puissent le suivre soigneusement Si les marches ne peuvent pas suivre les changements dans le signal la situation est connue comme une saturation Puisque le signal a une fr quence de coupure sup rieure d finissable nous connaissons la vitesse plus rapide laquelle il peut changer Toutefois pour tenir compte du changement plus rapide possible dans le signal la fr quence d chantillonnage et ou la dimension de la marche doit tre augment e En augmentant la fr quence d chantillonnage la forme d onde modul e en Delta cod e aura besoin d
10. a acquis des comp tences et a compris le mati re de la Modulation d impulsions B4310A et la Modulation par impulsions cod es B4310B Aussi l tudiant devrait avoir d j trait le sujet du point de vue th orique dans le cours de T l communications 2 S curit L unit B4330 est fabriqu e suivant des normes ad quates en ce qui concerne la s curit du personnel et de l appareil lui m me Le module est aliment d une source de basse tension et de faible puissance Utiliser l alimentation B4192 pour une appropri e limitation de courant et protection contre les surcharges Les entr es et les sorties du module sont raisonnablement prot g es contre des accidents dus mauvaise manipulation comme des courts circuits et des potentiels anormaux 19
11. artir d un ensemble appropri d chantillons instantan s Si tel est le cas et th orie de l Echantillonnage nous dira les conditions n cessaires nous avons besoin de transmettre seulement les valeurs des chantillons tels qu ils se pr sentent au lieu d envoyer un signal continu Ceci est la modulation d impulsions La principale distinction entre la modulation d impulsions et la modulation d une onde porteuse est la suivante Dans la modulation d une onde porteuse quelque param tre de l onde modul e varie de fa on continue avec le message dans la modulation d impulsions quelque param tre de chaque impulsion est modul par un chantillon particulier du message D habitude les impulsions sont tout fait courtes compar es l intervalle de temps entre elles et donc une onde d impulsions modul s est off la plupart du temps En raison de cette propri t la modulation d impulsions offre deux avantages potentiels sur la modulation CW D abord la puissance transmise peut tre concentr e dans des bursts courts plut t que d tre d livr e de fa on continue Cela donne l ing nieur de syst me des majeures possibilit s de choix des quipements puisque certain dispositifs comme les tubes micro onde de haute puissance et les lasers sont utilisables seulement par impulsions Deuxi mement les intervalles de temps entre les impulsions peuvent tre remplis des valeurs des chantillons d autres messages
12. cateur de Sortie Filtre passe bas pour lisser et tamponner le signal pass par l Int grateur 15 3 EXERCICES EXERCICE NO 1 FONCTIONNEMENT DE BASE Connecter l unit didactique comme montr dans la Fig 15 R gler la fr quence d horloge mi chemin R gler les deux commutateurs levier pour s lectionner le contr le manuel de la hauteur de l impulsion levier vers les potentiom tres Connecter un g n rateur sinuso dal r gl 800Hz et 5Vpp ou moins Brancher un oscilloscope double trace avec Y1 sur le signal d entr e trigger sur Y1 et au moyen de la sonde Y2 inspecter mesurer et enregistrer tous les signaux de l entr e la sortie 16 E N 2 N T N 533115018001 303 00138 917513 7134371 30 838030103 v a 43181934 141H8 0313 MIT 805 834 4 H 4804 8231 SNIMIL 340280111280 IMS 73431 20 oo OHIO 431819348 36700 13188 6371011103 83 1 INdNI 8083039 315 3 3 53 80 3 832 1 Xi NOTLYINGOK 11730 06678 EXERCICE NO 2 QUALITE DE LA TRANSMISSION Connecter l unit didactique comme dans le pr c dent Exercice Mettre la commande de hauteur d impulsion sur Manuel Mettre les deux contr les mi chemin et la fr quence d horloge au minimum Appliquer une sinuso
13. de 5Vpp 1KHz l entr e et observer la sortie de l int grateur de l metteur metteur en premier et ensuite le r cepteur pour le ph nom ne de saturation de pente Notez vos observations sur la saturation de pente en fonction de la fr quence d horloge a hauteur de la marche l amplitude du signal d entr e a fr quence du signal d entr e balayer de 300 3000 2 Appliquer l entr e une onde carr e au lieu d une sinusoide et r p ter vos observations sur la saturation de pente vous pouvez limiter cela la sortie de l int grateur de l metteur seulement Appliquer une onde triangulaire et en r glant la fr quence de l onde d tecter et enregistrer le point o l approximation de l escalier commence s loigner de l onde d entr e Observer le bruit sans signal en enlevant le g n rateur et en fermant l entr e de l metteur la masse Etudier le rapport entre l amplitude du signal de sortie pour entr e constante sinuso de 5Vpp 800Hz et l amplitude de la marche s lectionn e Expliquer pourquoi l amplitude augmente en tournant le niveau de contr le dans le sens horaire dans l metteur et pourquoi le contraire se passe en faisant la m me chose dans le r cepteur 17 EXERCICE NO 3 MO DULATIO N DELTA ADAPTATIVE Pr parer l unit didactique comme montr dans Exercice 1 Appliquer l entr e une sinusoide de 8Vpp 800Hz Commuter les deux selecteu
14. ela va rendre impossible dans le r cepteur de reconstruire la valeur EXACTE de l chantillon On reconstruit seulement des valeurs analogiques discr tes qui sont de force approxim es La Figure 5A repr sente le signal de sortie du convertisseur NUMERIQ UE ANALO GIQ UE d un R cepteur PCM Le signal appara t comme une approximation en escalier du signal original On peut dire que le signal reconstruit est le signal original avec un BRUIT DE QUANTIFICATION superpos II est clair que l erreur de quantification et le bruit de quantification dans un syst me sont li s la hauteur des marches de quantification ou inversement au nombre de niveaux de quantification disponibles pour repr senter le message original fs LOH PASS FILTERING SAMPLER QUANTIZER PCH A D CONVERSION FIG 4A PCM GENERATION SYSTEM CODE NUMBER gt amp BINARY gt o CODE PCH HAVE F1G 4B GRAPHIC REPRESENTATION OF THE PROCESS OF PCM GENERATION Xia ORIGINAL MESSAGE Xe SAMPLED VALUES QUANTIZED VALUES X t t 9 8 FIG 6 ORIGINAL MESSAGE 5 AND STAIRLIKE APPROXIMATION X 6100 B QUANTIZATION ERROR VS TIME OR QUANTIZATION NOISE FOR RECEIVED MESSAGE Modulation Delta DM La DM est une m thode de transmission qui offre sur le PCM classique l avantage d une relative simplicit de l appareil tant dans l metteur que da
15. en amplitude est cod dans un nombre binaire encore normalement un nombre 8 bits envoy au r cepteur MODULATION ANALO GIQ UE D IMPULSIO NS PAM PWM et PPM Si un message est convenablement d crit par les valeurs des chantillons il peut tre transmis par modulation analogique d impulsions o les valeurs des chantillons modulent directement un train d impulsions p riodiques avec une impulsion pour chaque chantillon 11 y a beaucoup de vari t s de modulation analogiques d impulsions et la terminologie n a pas t normalis e Toutefois les trois types qu on va examiner sont d sign s d habitude comme modulation d impulsion en amplitude PAM modulation de largeur d impulsions PWM et modulation d impulsions en position PPM PWM et PPM sont aussi regroup s ensemble sous le titre g n ral de modulation d impulsions en temps La Figure 3 montre un message typique et la correspondante onde d impulsions modul es Pour plus de clart les impulsions sont montr es comme rectangulaires et la dur e des impulsions a t grossi rement exag r e De plus les ondes r elles modul es sont l g rement retard es en temps compar au message puisque les impulsions ne peuvent pas tre g n r es avant de les instants d Echantillonnage Comme montr dans la figure le param tre de l impulsion modul e amplitude dur e ou position relative varie en proportion directe des valeurs des chantillon
16. ier transmise y comprise la connaissance de la dimension de chaque marche Pourtant le facteur contr lant la dimension de la marche doit tre d rivable sur l metteur et le r cepteur 11 8858 013 NOILYINOOW 1 0 30 5 117914 5 3 0 34015 ec 39X 3 SNILNNH dN LUYLS X t QUANTIZED FIG 12 ADAPTIVE QUANTIZATION EXAMPLE Pour clarifier ce dernier point consid rer un possible syst me adaptatif La dimension de la marche est faite exactement gale la diff rence entre la fonction escalier et le signal effectif Un exemple repr sentatif est montr dans la Fig 12 Consid rons un syst me dont les dimensions des marches d pendent de la s quence de nombres binaires transmis Nous observons que pendant les p riodes de changement lent la s quence de bits transmis tend osciller entre 0 et 1 puisque forme d onde quantifi e compense en permanence pour le d passement Pendant les p riodes de changement rapide la fonction escalier cherche de rattraper son retard Pourtant le train de bits transmis contient des cha nes soit de 05 que de 15 selon que la fonction d origine d croit ou augmente La susdite observation est la cl d un syst me adaptatif r alisable Si une cha ne de bits de longueur donn e contient un nombre presque gal de 15 et 05 la dimension de la marche est r duite Si le cha ne contient beaucoup plus des 1 s que
17. llonnage 1 T est au moins gale au double de la composante de fr quence maximale dans le spectre du signal original La seconde des deux conditions est la plus importante Elle tablit le taux d chantillonnage minimum pour qu un signal original donn soit correctement transmis ou au contraire tant donn un syst me d chantillonnage la fr quence fs elle tablit la composante de fr quence maximum transmissible pour le signal original Une d monstration de ce th or me implique des math matiques lourdes et est au del de la port e de ce manuel Une explication intuitive sera toutefois donn e dans le paragraphe suivant Le Fr quence de N yquist Le fr quence d chantillonnage r pondant aux conditions du paragraphe pr c dent s appelle la Fr quence de Nyquist nom d un autre math maticien qui a travaill sur ce sujet Pour en comprendre le significat observer la Fig 2B dans laquelle nous supposons de diminuer graduellement la fr quence d chantillonnage fs Un point est atteint o A et B coincident En descendant encore les deux portions du spectre tendent se chevaucher et confondre La reconstruction du signal ne sera pas possible partir de ce moment l La situation limite est o A et B coincident c est dire quand fm fs fm ou fs 2fm Aliasing Avec les m mes arguments du paragraphe ci dessus il est entendu que les signaux transmis sur un syst me d chantillonnage DO IVENT tre
18. n pratique puisque les syst mes r els fonctionnent avec impulsions d chantillonnage de dur e courte mais non nulle Cela signifie que le spectre du signal chantillonn sera diff rent du signal id al de la Fig 2B En particulier des queues appara tront dans l enveloppe originale en forme de cloche des amplitudes du spectre Pour comprendre cela si n cessaire r viser dans votre manuel de th orie les Spectres de Fourier pour les trains d impulsions carr s de largeur diff rente Les queues se chevaucheront et g n reront des battements indus lors de la reconstruction avec un processus similaire l aliasing En d autres termes on peut dire que les signaux carr s utilis s pour contiennent des harmoniques qui interf rent avec le signal chantillonn produisant des termes de basse fr quence non d sir s En PCM l amplitude de chaque chantillon du message original est cod dans un nombre binaire normalement un nombre 8 bits qui est puis transmis comme une s quence de 0 et 1 pour tre enfin re u et d cod En modulation Delta DM la longueur du nombre binaire est un mot bit unique et l algorithme de modulation est le suivant chaque instant d chantillonnage un 1 est transmis si l amplitude de l chantillon d passe l amplitude du pr c dent chantillon autrement un 0 est transmis En DPCM chaque chantillon est compar au pr c dent et la diff rence
19. ns le r cepteur Ce fait avec d autres caract ristiques de cette m thode ce qui deviendra vident par la suite est le raison de l int r t consid rable donn ces derniers temps cette technique Dans les syst mes PCM chaque valeur de l chantillon est cod e dans une s rie de chiffres binaires Chaque ensemble d impulsions binaires donne des informations suffisantes pour permettre une valuation de la valeur de l chantillon quantifi correspondant Le syst me pourtant n a pas de m moire Avec la Modulation Delta la connaissance de l information ant rieure est utilis e pour simplifier la technique de codage et le format du signal r sultant Le signal est d abord quantifi en niveaux discrets mais la dimension de chaque marche dans l approximation en forme d escalier la fonction d origine est tenue constante Autrement dit le signal quantifi est oblig se d placer par un seul niveau de quantification chaque instant de transition L emplacement des marches est contr l pour correspondre aux instants d chantillonnage Par cons quent chaque point d chantillonnage la forme d onde quantifi e doit augmenter d une marche standard ou diminuer de la m me quantit Le signal quantifi doit changer chaque point d chantillonnage n est pas autoris rester constant depuis cela se traduirait en trois actions possibles ce qui exclut la possibilit d utiliser des techniques binaires de communicati
20. on Un exemple de ce processus de quantification est montr dans la Fig 6 Une fois l op ration de quantification est effectu e la transmission du signal quantifi devient une question de communication binaire Nous transmettons simplement une cha ne de 15 et 0 s Un 1 indique une transition positive tandis que un 0 indique une transition n gative Le train de bits transmis pour l exemple de la Fig 6 serait alors 111110000111111100000 Un Modulateur Delta codeur peut tre fabriqu en utilisant un g n rateur d escalier et un comparateur A chaque instant d chantillonnage la sortie du g n rateur est compar e la forme d onde d entr e Si l entr e est plus grande que la fonction escalier une marche positive est lanc e Si l entr e est plus petite que l escalier on aura une marche n gative La Figure 7 montre sch ma bloc du modulateur La figure suivante 8 montre le sch ma bloc d un autre Modulateur DM qui utilise un int grateur la place du g n rateur d escalier L int grateur produit un rapprochement en escalier du message original dans lequel chaque marche vers le haut ou vers le bas est le r sultat d une impulsion d entr e positive ou n gative 10 16 6 EXAMPLE OF QUANTIZED SIGNAL FOR DELTA MODULATION SAMPLE a gt b X t a DM COMPARATOR STEP STAIRCASE GENERATOR FIG 7 DELTA MODULATOR COMPARATOR X t INTEGRATOR FIG 8 ANOTHER TYPE OF DELTA MODULATO
21. par le commutateur s appelle dans une vari t de mani res commutation unipolaire chopping unipolaire etc Un Ing nieur de la Communication dit que le commutateur effectue un mixage non lin aire du signal original avec une onde carr e de rapport cyclique bas La Figure 2A repr sente un spectre de fr quence possible pour notre signal original limit en bande fy Apr s le mixage non lin aire avec le signal carr a la fr quence d chantillonnage fs le spectre deviendra celui de la Fig 28 L enveloppe des composants du spectre est la courbe cloche la bien connue typique des spectres des ondes carr es Th or me de Shannon C E Shannon est le p re de la Th orie de l Information Le th or me qui porte son nom est aussi appel le th or me d Echantillonnage et tr s en bref il tablit deux conditions fondamentales pour la pr servation du contenu d information original d un signal subissant un processus d chantillonnage CA B FIG 1 THE PRINCIPLE SAMPLING ANALOGUE SIGNAL SION3U3AIU 1 31 8 8 LV DNITdHYS 18 G3NIYISO TWNOIS 384 40 913338 82313 6 214 3 15 19140 384 40 13338 2 3 0383 Va 914 La largeur d chantillonnage T dans la Fig 18 doit tre br ve tendant vers z ro L intervalle d echantillonnage doit tre tel que la fr quence d chanti
22. rs de niveau pour le contr le automatique du niveau de l impulsion Proc der comme dans 2 enregistrer vos nouvelles observations et comparer les aux pr c dentes Mettre la sonde Y1 de l oscilloscope sur le signal d entr e et la sonde Y2 sur la sortie du Convertisseur N A de l metteur Pour niveaux d entr e mod r s faible saturation de pente le signal Y2 appara t comme une r plique redress e et de signe inverse du signal d entr e a l exception des tremblements et de l instabilit dus l apparition al atoire de 1 s et 0 s dans la zone des cr tes du signal Y2 Pour des niveaux plus lev s des signaux d entr e o l action de la contre r action sur la hauteur de la marche devient plus sensible les formes d onde 2 s cartent de celle d une sinusoide redress e pleine onde et commencent a rassembler de plus en plus des ondes de la mer c est dire pli es vers l arri re plus pr cis ment on voit une distorsion de troisi me harmonique Pouvez vous rattacher cette distorsion au retard intrins que 8 bit dans le registre d calage g n rant l algorithme adaptatif R viser si n cessaire la description du syst me Section 2 de ce manuel pour aider la compr hension 18 4 GUIDE DE L INSTRUCTEUR 1 Planification La planification plus rentable du travail de laboratoire avec cette unit didactique est a notre avis apr s que l tudiant
23. s Modulation par impulsions cod es PCM DM et DPCM Les types de modulation mentionn s ci dessus sont des repr sentations analogiques du message La modulation par impulsions cod es PCM est nettement diff rente dans le concept C est une modulation num rique dans laquelle le message est repr sent par groupe cod d impulsions num riques d amplitude discr te La Modulation Delta DM et la modulation diff rentielle par impulsions cod es DPCM sont des variations du PCM Le raisonnement derri re la proc dure de num risation est le suivant En modulation analogique le param tre modul varie de fa on continue et peut prendre n importe quelle valeur correspondante la gamme du message Quand l onde modul e est falsifi e par le bruit il n existe aucun moyen pour le r cepteur discerner la valeur exacte transmise Supposer toutefois que le param tre peut avoir seulement quelques valeurs discr tes si la s paration entre ces valeurs est importante par rapport aux perturbations du bruit ce sera une simple question de d cider au niveau du r cepteur pr cis ment quelle valeur sp cifique tait pr vue Par cons quent l effet du bruit al atoire peut tre virtuellement limin ce qui est l id e du PCM FIG 3 TYPES OF ANALOG PULSE MODULATION Collat ral avec la propri t des amplitudes discr tes les syst mes PCM longue distance peuvent employer des r p titeurs r g n rateurs obtenant ainsi un
24. u la sortie d un contr leur N A qui fait partie du Contr leur de Pente Variable d crit plus loin De cette fa on manuelle ou automatique on peut exp rimenter le contr le de la hauteur de la marche ainsi que les effets de la hauteur de la marche sur la qualit de transmission Int grateur il produit une marche vers le haut ou vers le bas par chaque impulsion d entr e Puisque ces derni res sont contr l es en amplitude aussi la hauteur de la marche de sortie est contr l e manuellement par le potentiom tre ou automatiquement 13 83 Be 81 84330 DELTA MODULATION O O 16Y 7 16V RX TINING GENERATOR LINE 0 RECEIVER PULSE GEN SHIFT REGISTER FIG 13 FRONT VIEW OF THE TRAINER AND BLOCK DIAGRAM Pilote de ligne cet tage met en forme les impulsions envoyer sur la ligne Ce n est pas un simple amplificateur puisque l impulsion doit tre limit e en largeur pour le bon fonctionnement du r cepteur Pour cette raison le pilote de ligne utilise un signal de synchronisation appropri du G n rateur d horloge Registre d calage Convertisseur A N ces deux blocs mettent en uvre le sch ma de CO MPRESSIO N EXPANSIO N ADAPTATIVE comme suit La sortie du Comparateur est port e au SERIAL DATA IN du registre d calage Les donn es sont d cal es chaque impulsion de synchronisation provenant du g n rateur d horloge Le Registre d calage a une capacit de 8 bit Le r sultat
25. une bande passante plus grande pour la transmission Par contre en augmentant la dimension de la marche l erreur de quantification augmente Autrement dit l approximation de la marche la fonction devient plus pauvre quand la dimension de la marche augmente Ceci est plus vident pendant les p riodes o la fonction est presque constante La Figure 10 montre les cons quences d un mauvais choix de la dimension de la marche Comme dans le cas du PCM l op ration de quantification introduit un terme d erreur qui ne peut tre annul par traitement au niveau du r cepteur La diff rence entre la fonction quantifi e escalier et le message original est encore d finie comme le bruit de quantification Modulation Delta Adaptative ADM Une am lioration des performances est possible sur la modulation Delta de base sans augmenter la bande passante Cette am lioration est r alis e si la dimension de la marche s adapte la situation plut t que de restant constante Par cons quent pendant les p riodes o le signal change lentement la dimension de la marche se r duit de ce fait r duisant l erreur de quantification Pendant les p riodes o le signal change rapidement la dimension de la marche augmente Un tel systeme est connu comme Modulation Delta Adaptative ADM C est aussi un type de Modulation Delta pente variable VSDM est naturellement n cessaire que le r cepteur doit tre capable de reconstruire la fonction escal
26. uteur de l impulsion n est pas d intervention imm diate puisque un nombre important de cycles d chantillonnage 8 max doit avoir lieu avant que l effet maximum soit atteint Cela limite le rendement du mode de fonctionnement ADM qui est toutefois de loin sup rieur la simple DM comme il sera exp riment 14 MIN PULSE HEIGTH MAX PULSE HEIGTH 1 2 3 4 5 6 8 8 SUM OF THE 8 LAST BITS TRANSMITTED PULSE HEIGTH CONTROL VOLTAGE FIG 14 ADAPTIVE DM PULSE HEIGTH CONTROL VOLTAGE AS FUNCTION OF THE TRANSMITTED BITS Dans le r cepteur Le r cepteur de ligne il compare le signal entrant des seuils appropri es et d cide si un 1 est entrant ou un 0 II aussi d rive da la cha ne re ue un signal de synchronisation pour synchroniser le G n rateur de timing RX G n rateur d impulsions de hauteur contr l e ce bloc est le double de celui existant dans l metteur La tension de contr le peut tre g n r e manuellement par le potentiom tre ou automatiquement Registre d calage Convertisseur N A Ceux ci permettent au r cepteur de travailler en DM Adaptative Ces blocs sont les jumeaux de ceux correspondants de l metteur Int grateur il re oit les impulsions troites du g n rateur et les traduit dans la r plique en escalier du message d entr e Amplifi
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