ElectronS.R.L.
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1. 5 MS Se 6 U26 LM358 al Tu 5 x C72 R76 220K 220K 3 U26 AF DIFF OUTPUT INPUT TO PCM ENCODER x e 1 1 R77 220K t ib R79 220K 5 2 2 gt CHSYNC FROM SH 1 C73 COMPANDER COMPRESSOR EXPANDER R81 1K 03 D3 D6 R82 10K 1N4148 885 1 05 R88 10K R80 10K INPUT OUTPUT INPUT AF OUTPUT U28 R84 10K 1 R89 10K Co POWER SUPPLY CONDITIONING N a D7 1N4001 Ve 1809 V O D 1 9 gt 5 c75 5 t c77 47 35 16 GND c5 C62 100K D8 1N4001 35V vO gt 15 SYMBOL SC REPRESENTS A NORMALLY OPEN CONTACT OF FAULT SIMULATOR 43S1F32E FIG 32E B43S1 SCHEMATIC DIAGRAM SHEET 5 OF 52. PPM TO PWM CONVERTER C56 470p 59 9 6KHz 12 220P R50 2M2 i is So RS2 4M7 5 5 u22 Orel R49 22K R56 CARRIER R51 47K 58 10K FROM SH 1 P9 100K CARRIER 5 Fr EROP x AMPLIT 12 11 C60 100p TX 13 15 15 x U20 LF353 bet WELA R58 47K RX e PPM RES U22 4093 220K 220K B AF INPUT DEMODULATION FILTER DELTA MODULATOR C54 470p 38 4KHz UNFILTERED CARRIER AF C67 39K FROM SH 1 TP R C64 R69 edi 68K 100K R70 R71 R72 B O AF C40 18p vectra O 10K LE 1K sli OUTPUT TA C61 DELTA DIFFERENTIAL C 220K c66 ces ieee U23 ces 12 47 47 06 R73 AF R64 22K ur d mur D U 15 15 U25 LF353 15 x 5 259 Ten 15 15 10u 10u 35 16 ET c70 ass R65 6K8 P10 220K 15 STEP 2 5 43512210 FIG 21D 84351 SCHEMATIC DIAGRAM SHEET 4 OF 5 Enso DPCM ENCODER 5 52 5 lt a Tr U26 LM358 Tu m R76 220K 220K 3 AF INPUT R77 220K R n R75 470K U27 4066 CHSYNC FROM SH 1 L_C73 2K2 AF COMPANDER DIFF OUTPUT TO PCM ENCODER 79 220K COMPRESSOR EXPANDER R81 1K D3 D6 1N4148 R85 1K R86 R87 1K 05 10K R88 10K D6 Di OUTPUT INPUT AF OUTPUT
3. DECUS O CONVERTER vis iT lt PAMI PWM OUTPUT 0 I H IR MIN 511 MAX 25 IL LEVEL MIN pjg MAX IN PCM MODE 2 1 9 IN PAM MODE 4 3 1 CUTOFF FREQ 4 3 2 1 DEMODULATION FILTER gt AF CHANNEL OUTPUTS OUTPUT D FIG 20 FRONT VIEW OF THE TRAINER 4351 20 C11 100p C4 220K P8 50K R2 15K V RANGE R10 680K 07 2 4576 Ex R6 330K 3 LEVEL C 600Hz A U4 5 LM3403 C12 100p C6 220K P7 S0K V RANGE cs P3 100K EH LEVEL m 450Hz U4 C13 100 15 5 8 220K P6 50K R4 15K V RANGE 15 10 17 35V 10u R8 330K 25V C7 P2 100K LEVEL 5 04 C10 19 C14 100p 5 2 2 C10 lt lt 220K P5 50K 0 85 15 V RANGE E T 9 P1 100K 10K LEVEL 150Hz 43S1F21A FIG 21A 84351 SCHEMATIC DIAGRAM SHEET 1 OF 5 TEST TONE OUTPUTS PAM MULTIPLEXER 5 5
4. FIG 21B 84351 SCHEMATIC DIAGRAM SHEET 2 OF 5 AF CHANNELS OUTPUT PCM ENCODER x U12 LF353 C41 R39 dj 229 68K p 16V ANALOG O PAM INPUT x C43 100K a C45 100K U13 HI1178JCP ADC 2 4576M FROM SH 1 FROM PIN 9 OF US 3 U14 4021 as Tx PCM BITSYNC SHIFT FROM PIN 7 OF U2 SI m 8 11 5 43S1F21C PCM DECODER PCM 5 RX DATA O au Lol 5 x 1 5 14 9 2 5 14 R41 2K2 U15 5 8 U16 74HC164 2 BITSYNC 1 m FROM PIN 7 OF U2 zL td gt o 15 15 _ _ 49106 sf al 46 33p 3 c 5 gt 11 LE 19 LETT FROM m 15 c53 10u dd 15 A lt 7 52 U18 DACO808 10u 15 35 10 9 15 0 R4S 4K7 CSO FIG 21C 10K 1 R46 4K7 5315 84351 SCHEMATIC DIAGRAM C51 12p R47 4K7 SHEET 3 OF 5 PWM PPM MODULATOR SAWTH
5. x e LR 1 1 E 9 Pri EN lo OSCILL TRIGGER 69982 450Hz 39982 TRIGGER TEST TONE OUTPUTS OSCILL AF CHANNEL INPUTS PROBE 1 4 3 1 AF INPUT CH SYNC FRAME SYNC x 5 te 5 2 gt 15 2 TE TE z fee xe ee 5 5 EES ST Tae Sars lt 5 8 PCM ENCODER MODULATOR MULTIPLEXER TX PAM TX PCM TX PHM TX PPM DIFF OUTPUT PCM ENCODER RX PAM RX PCM DEMULTIPLEXER 11 RENEE EE pane ches edt 699327 PHM DELTA DIFF INPUT UNFILTERED mu OSCILL PROBE 2 CONVERTER PWM OUTPUT 9 Uie 11 Q eem mp gt IN MODE 2 1 19 IN PAM MODE 4 3 AF CHANNEL OUTPUTS OUTPUT MIN pio MAX CUTOFF FREQ OSCILL GND DEMODULATION FILTER FIG 27 SETUP FOR WORKSHEET No 6 DELTA MODULATION B43S1F27 6 7 Activit 7 Modulation Diff rentielle Utiliser le montage de la figure 28 pour cette exp rience FROM THE POWER SUPPLY e e B43S1 DIGITAL COMMUNICATIONS TR
6. lt 5 o TX PPM 9 2 CARRIER PPM PHM CONVERTER PWM OUTPUT e 5 lt 2 u26 a gt 2 5 5 5 5 ITO Fea 8 4 2 SAMPLE z i ul CARRIER 1 8 P10 5 le STEP AMPL 5 TX DELTA DIFF OUTPUT TO PCM ENCODER PHM DELTA DIFF INPUT OUTPUT DEMODULATION FILTER UNFILTERED AF MIN pjg M CUTOFF FREO FIG 30 B43S1F30 SETUP 1 FOR WORKSHEET No 9 THE AF COMPANDER OSCILL PROBE 1 OSCILL PROBE2 OSCILL GND e FIG ESTERI Tree PANS ewe v h e B43S1 DIGITAL COMMUNICATIONS TRAINER FROM THE POWER SUPPLY E ai TT IB Ilo IN PCM MODE 2 IN PAM MODE 4 Gl GE B43S1F31 PAM4 TUP Ce 1 4 3 919 3 2 1 AF CHANNEL OUTPUTS OUTPUT AF PPM PWM CONVERTER PHM OUTPUT FOR WORKSHEET No 9 DEMODULATION FILTER BOARD 1 DIGITAL TRANSMISSION OF ANALOG SIGNALS AF INPUT OUTPUT TIMING AND TONE GENERATORS COMPRESSOR or
7. REN INTEGRATOR ire DECODER SIGNAL FIG 19 BLOCK DIAGRAM OF A DPCM RECEIVER B43S1F19 5 DESCRIPTION DU BANC D ESSAIS La figure 20 repr sente la vue de face du banc d essais et la figure 21 donne son sch ma d taill Les divers blocs indiqu s sont d crits dans qui suit 1 G N RATEURS DE TEMPS ET DE TONALIT AF Ce bloc fournit la base de temps et les signaux de contr le pour l ensemble du banc partir d une source d horloge contr l e quartz Un point de test portant le label TRIGGER d livre un signal permettant un oscilloscope d tre synchronis n importe quel signal du banc Ce bloc fournit galement 4 signaux sinuso daux dans la bande audio pour tre utilis comme sources de test AF l int rieur du syst me Les 4 sinuso des sont obtenues par la lecture cyclique d une m moire EPROM o les sinusoides sont stock es sous forme d chantillons num riques La technique de codage utilis e est le codage DELTA Chacune des 4 sources AF est s par ment ajustable en amplitude de 0 5 Vpp par les potentiom tres Les R sistances Ajustables Trimmers P5 P8 fixent le niveau maximum de chaque source 2 MULTIPLEXEUR PAM s agit d un multiplexeur temporel 4 canaux utilisant la technique PAM accepte 4 entr es analogiques dans la bande de fr quence audio 5Vpp max Et construit un signal composite TDM qui est disposition sur le connecteur
8. SYNC SYNC SYNCHRONOUS PULSE gt OSCILLATOR DETECTOR LON MESSAGE1 e PASS FILTER y 90 90 IMPUT SIGNAL lOH MESSAGE e fo PASS FILTER y 905 180 RON MESSAGES B PASS e FILTER y 905 270 EON MESSAGE4 PASS gt FILTER FIG 8 SEPARATION DEMULTIPLEXING AND RECOVERY OF SIGNALS 4310APF8 FROMA TDM PAM TRANSMISSION 4 Modulations d impulsions Cod es PCM DM and DPCM Les types de modulation mentionn s ci dessus sont des repr sentations analogiques du message La modulation d impulsions cod es PCM Pulse code modulation est tr s diff rente dans son concept C est une modulation num rique dans laquelle le message est repr sent e par un groupe d impulsions num riques amplitude discr te La modulation Delta DM la modulation d impulsions Cod es Diff rentielle DPCM Differential Pulse code modulation sont des variantes de la modulation d impulsions cod es PCM Le raisonnement derri re la proc dure de num risation est le suivant Dans la modulation analogique les param tres modul s varient en permanence ef peuvent prendre toute valeur dans l intervalle de variation du message Lorsque le signal est modul par est bruit il n est pas possible pour le r cepteur de discerner la valeur exacte transmise Supposons toutefois que seules quelques valeurs discr tes sont autoris s pour les param tres modul s si la s paration
9. fie 8 lie 8 Liste 13 05 4017 15 06 4017 115 FROM BITSYNC 14 SH 153 6KHz 9 08 815 00 01 02 04 R16 10K 7 10K RS et CHSYNC TO PIN 5 OF U8 Pr LE PE 12 17353 R17 2K2 476 1 3 12 5 lt 5 7 29 47K e gt 3 4 PAM R21 47K 7 4966 1 el TX hd R22 47K 10 11 Y 519 Y 14 7 15 15 Tu a 16 C20 C21 22 23 ze 220K 220K 220K 220K 1 2 4 AF CHANNELS INPUT IN PAM MODE IN PCM RANS 39 199 VODE 404 PAM DEMULTIPLEXER y y R29 22K R33 22K R37 22K CH4 CH2 e U11 LF347 5 FROM PIN LF347 4 531 1635 T 10 OF U6 _ 12k 150p 16 8 22k 2 c ils 13 1 1 E U8 4017 PAM3 38 199 5 CHSYNC 14 FROM PIN 3 OF US 0 02 3 4 7 14 R28 22K R32 22K R36 22K CH3 CH1 et i i 5 U10 1 1 _l_cse 4 34 x p 18K T 150p 6 5 13 12 L 215 i 8 2 1 RX PAM R25 680 3 4966 PAM2 C37 100K 1 1 1 1 14 7 T ES Re7 22K R31 22K R35 22K 5 10 M e e E Ez _ ces 12k 1 1 PAM2 36 109 TP 1 1 18 7 10u U10 R26 22K 839 22 R34 22K gt CH1 CH3 16V 4 m 11 L et c24 L 12K 150p 15 15 22k 15 15 43S1F21B
10. areas CONVERTER lt gt 1 PHN UT ur IN PCM MODE 2 1 4 8 19 pig IN MODE 4 2 1 CUTOFF FREG GD i DEMODULATION FILTER A GND L AF CHANNEL OUTPUTS OUTPUT XU FIG 28 SETUP FOR WORKSHEET No 7 DIFFERENTIAL MODULATION B43S1F28 6 8 Activit 8 DPCM Utiliser le montage de la figure 29 pour cette exp rience OSCILL TRIGGER FROM THE POWER SUPPLY 4351 DIGITAL COMM BOARD 1 UNICATIONS TRAINER DIGITAL TRANSMISSION OF ANALOG SIGNALS AF INPUT EE AF CHANNEL OUTPUTS OUTPUT M OUTPUT Y TIMING AND TONE GENERATORS COMPRESSOR OUTPUT LEVELS 3 s FA IRE E FAULT SIMULATOR POHER SUPPLY INPUTS e 1 veo i EE 65 E 5 li a feos dc H 2 vae 2222 4 2 5 z Bn 4 lt CO i 1 Electron ru e sss I ie TRIGGER 45982 300Hz 15982 OUTPUT ues O O TEST TONE OUTPUTS INPUT 086150 AF CHANNEL INPUTS
11. 5 9 U28 1 5 ni a POWER SUPPLY CONDITIONING 15 D7 1N4001 E Taos V GND 100K D8 1N4001 35V gt 15 FIG 21E 84251 SCHEMATIC DIAGRAM SHEET 5 OF 5 43S1F21E PAGE VIERGE 6 Activit s 6 1 Activit 1 PAM TIME DIVISION MULTIPLEX La figure 22 montre le c blage du banc d essais Cette d monstration refl te les principes des techniques PAM et TDM expliqu es dans la partie initiale de ce manuel FROM THE POWER SUPPLY 4351 DIGITAL COMMUNICATIONS TRAINER BOARD 1 DIGITAL TRANSMISSION OF ANALOG SIGNALS isv 15 r 7 7 TIMING AND TONE GENERATORS COMPRESSOR OUTPUT LEVELS us FAULT SIMULATOR ui POWER SUPPLY INPUTS AF COMPANDER D Flectron inde TRIGGER OSCILL EXPANDER TRIGGER Lo LOH 6 INPUT Ps x lt i 5 3 a lt 5 i 8 c9 9 8 D CH SYNC FRAME SYNC 5 5 H carier 5 8 H PAM MULTIPLEXER STEP AMPL TX DELTA DIFF OUTPUT TO PCM ENCODER PAM DEMULTIPLEXER OSCILL PHH DELTA DIFF UNF ILTERED PROBE INPUT nu B 9 3 444 4 4 2 pH H
12. RX PPM s 9 6KHz DEMULTIPLEXER Er PHM DELTA DIFF AF INPUT VNFTETERE OUTPUT RN EE E 9 24 m TT T PPH PHM CONVERTER pur nS PAMI 4 PHM OUTPUT CE NECS MIN pjg MAX us IN PCM MODE 2 1 4 3 LEVEL IN PAM MODE 4 CUTOFF FREQ OSCILL GND DEMODULATION FILTER OUTPUT OSCILL PROBE FIG 24 SETUP FOR WORKSHEET No 3 PCM TDM OPERATION B43S1F24 6 4 Activit 4 Modulation de largeur d impulsions PWM Pulse Width Modulation La figure 25 montre le montage de l exp rimentation La d monstration consiste en l tude du filtre de d modulation int gr dans le banc Note le fonctionnement du syst me de la PWM repose sur la pr cision de la dent de scie g n r e dans le banc d essais Point de Test SAWTH La porteuse doit tre suffisamment lev pour moduler l entr e sans saturation mais pas au point d viter une trop grande r duction de l indice de modulation le plus lev la porteuse en dent de scie le plus bas le changement de largeur par unit d amplitude du modulant AF Ajustez le trimmer P9 si n cessaire avec l entr e au maximum 5 tourner P9 dans le sens des aiguilles d une montre juste assez pour avoir un signal sans distorsion au point de test AF non filtr unfiltered AF du
13. OUTPUT LEVELS me 4 P2 1 1 P1 T SIMULATOR 1 va SL e t ERE AC ole e e fs a 1 2 2 4 5 94 a ies d Sg Q CO Electron le e Q el TRIGGER 450Hz 300Hz 150 OUTPUT yes 9 EXPANDER TEST TONE OUTPUTS PUT 9 CARRIER AF CHANNEL INPUTS LEVEL 4 3 2 AF INPUT INPUT INPUT INPUT nn CARRIER T 3 SAHTH i rs ce a 0912 ui e U26 le X T LI 1 5 5 SE Ju Lal 2 5 z t 5 vef u7 De 2 5 EF 3 4 V9 999999 9 799995 399399 5 i 5 4 Ps 415 u1 2 4 z 27 SAMPLE CH SYNC FRAME SYNC ne none Es lt 4 5 HE 5 carier pig 5 aal PAM MULTIPLEXER STEP AMPL TX PAM TX PWM TX PPM TX DELTA DIFF OUTPUT TO PCM ENCODER RX PAM RX PPM PAM DEMULTIPLEXER PCM DECODER PWM DELTA DIFF AF INPUT UNFILTERED OUTPUT MIN pip M CUTOFF FREQ THE AF COMPANDER OSCILL PROBE 1 OSCILL PROBE OSCILL GND PAGE VIERGE 6 10 Activit 10 Transmission dans un environnement bruit Cet exercice doit tre consid r e comme facultatif car il n cessite l utilisation du banc d essai 84352 qui comprend un simulateur canal de transmission avec g n
14. FIG 12A THE PRINCIPLES OF PCM TDM TRANSMISSION 1 FRAME FRAME TIME SLOT1 TIME SLOT TIME SLOT3 TIME SLOT4 TIME SLOTI THE CODED SAMPLE OF SOURCE IS TRANSMITTED IN THIS TIME INTERVAL FIG 12B THE FORM OF PCM TDM FRAME 4 5 Modulation Delta La Modulation Delta est une m thode de transmission qui offre l avantage d une relative simplicit de l quipement terminal la fois dans la transmission et la r ception par rapport la conventionnelle PCM Ceci ainsi que d autres caract ristiques de cette m thode qui apparaitront plus tard est la raison de l int r t consid rable qui est accord cette technique r cemment Dans les syst mes PCM chaque valeur d chantillon est cod e en une s rie de chiffres binaires Chaque ensemble d impulsions binaires donne des informations suffisantes pour permettre l valuation de la valeur quantifi e de l chantillon correspondant Par cons quent le syst me n a pas donc de m moire Avec la modulation Delta la connaissance d informations pass es 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 taile de chaque pas dans l approximation en escalier de la fonction d origine est maintenue constante C est dire que le signal quantifi est contraint de passer par un seul niveau de quantification chaque
15. OSCILL GND 6 5 Activit 5 Modulation d impulsions en position PPM Pulse Position Modulation La figure 26 montre la configuration de cette exp rience La sortie PPM du modulateur est reli e l entr e du convertisseur PPM PWM Apr s le processus de conversion le signal est d modul comme une PWM r guli re Voir Activit 4 OSCILL TRIGGER 84351 BOARD 1 DIGITAL COMMUNICATIONS TRAINER DIGITAL TRANSMISSION OF ANALOG SIGNALS TIMING AND TONE GENERATORS AF INPUT COMPRESSOR FROM THE POWER SUPPLY 15V GND 15 3 er OUTPUT LEVELS ys 54 b3 P2 FAULT SIMULATOR POWER SUPPLY INPUTS e vi 4 e f of f eee et ox T z z u28 c UE m Elect ECITON T T vas 9 EXPANDER 6 P9 CARRIER AF CHANNEL INPUTS LEVEL 4 INPUT INPUT INPUT gt 3 24 0 E 3 j B Jee 5 ru vs lt lt 5 E a ET 8 8 5 8 2 ve SAMPLE CH SYNC FRAME SYNC e H LE 5 carrier 2 1 1 PAM MULTIPLEXE
16. 4 6 Modulation PCM Differentielle DPCM Dans les signaux audio et plus particuli rement dans les signaux de la parole les basses fr quences pr dominent Cela s applique galement des signaux vid o les transitions brusques de luminosit dans l image sont l exception une r partition quitable de la luminosit est la r gle Ainsi pour les deux signaux audio et vid o souvent des chantillons cons cutifs different peu en valeur Pour cette raison il est plus avantageux de coder non pas la valeur de l chantillon lui m me mais la diff rence entre un chantillon et le pr c dent C est ce qu on appelle la modulation diff rentielle d impulsions cod es La Fig 18 donne un sch ma de l quipement n cessaire Dans chaque intervalle d chantilonnage l chantillon est compar avec une approximation l chantillon pr c dent dans un amplificateur diff rentiel La diff rence est quantifi e et cod e Le signal cod est alors transmis Le signal d entr e chantillonn est temporairement conserv dans une m moire analogique pour une utilisation dans le prochain cycle d chantillonnage diff renciation Si le signal diff rentiel est cod en PCM le r cepteur se compose d un d codeur PCM plus un int grateur filtre passe bas INPUT SIGNRL A PCM D CODER ANALOG SAMPLE MEMORY CLOCK FIG 18 BLOCK DIAGRAM OF A DPCM TRANSMITTER B43S1F18
17. cepteur sous des conditions de fort bruit pour les trois formes de modulation PAM PWM PPM La transmission par modulation d impulsions en position PPM est de loin sup rieure aux deux autres syst mes en rejetant le bruit qui va introduire des erreurs C est son atout majeur Les principaux inconv nients sont une plus grande complexit et un co t plus lev du circuit Le signal PWM de la Fig 5 sera utilis comme signal d entr e d un d rivateur inverseur suivie par un bloc supprimant les impulsions n gatives et un autre pour la mise en forme et la transmission Reconstitution de la transmission PPM Au niveau du r cepteur une impulsion de r f rence de fr quence fixe est g n r e partir du signal d entr e PPM pour activer une bascule bistable multivibrateun Le signal PPM est galement appliqu e l entr e de remise z ro RESET de la bascule pour l arr t Cela recr e le signal PWM qui son tour sera d modul par un simple filtre passe bas tension moyenne Page 18 sur 79 NEG PULSE PULSE PWM DERIVATOR gt PPM SUPPRESSOR SHAPER A 8 FIG S GENERATING PPM FROM A BLOCK DIAGRAM B WAVEFORMS 4310APFS Page 19 sur 79 3 4 Multiplexage par r partition de temps ou multiplexage temporel TDM Dans ce paragraphe il est fait r f rence au principe de multiplexage des signaux PAM Le m me principe s applique pour le multiple
18. 5 BITSYNC 9 6KHz CARRIER 38 4KHz CARRIER lt te TEST OUTPUTS PAM MULTIPLEXER 5 5 __ lie 8 k 8 13 13 05 4017 15 06 40217 15 FROM BITSYNC vg 14 1 53 EKBz 09 08 15 ck 09 01 02 03 04 R16 10K je 4 10K RS JS TO PIN 5 OF UB TP oH LE PE ns U12 LF353 TP R17 2K2 2s aie 19 lis ne 3 5 5 3 R20 47K 9 4 3 851 47 2 U7 4066 1 TX amp e R22 47K 10 11 e c19 14 7 15 15 16V cao 681 caa 220K 220K 22 220K 1 2 3 4 AF CHANNELS INPUT IN PAM MODE IN PCM PAM4 C39 100K MODE TP PAM DEMULTIPLEXER R29 22K 833 55 R37 22K CH2 1 5 FROM PIN 1 631 10 06 21 T 12K 16 8 eek E EN H3 PAM3 C38 100K U8 4017 ME T CHSYNC 14 FROM PIN 8 US 01 03 i 3 4 yi R2
19. auxiliaires pour plusieurs voies TDM sont transport es sur une voie de transmission s par e canal commun de signalisation Le r cepteur est dot d un oscillateur synchronis avec une sortie retard e de la m me mani re que celle utilis e dans le modulateur Dans notre exemple une voie de transmission PAM a 4 canaux a chacune des impulsions d activation des canaux retard es par un facteur de 90 le canal 1 a un commutateur analogique comme l metteur qui sera activ au moment le signal du canal 1 entre dans le syst me Les canaux 2 3 et 4 seront mis en service au moment du passage des signaux messages qui leurs correspondent Une fois les quatre signaux s par s en diff rents circuits un filtre passe bas int grateur permettra de reconstruire l information impulsions en un signal analogique Page 21 sur 79 CLOCK 270 MESSAG MESSAGE ADDER Vo MESSAGES MESSAGE 4 04 25 DUTY CYCL d 01 02 03 Q4 ANALOG SWITCHES CLOCK PULS S FIG 6 THE PRINCIPLE OF PAM MULTIPLEXING BLOCK DIAGRAM 4310APF6 Page 22 sur 79 MESSAGE SIGNALS FIG 7 B43S1F7 CLOCK PULSES 90 180 270 MODULATED WAVE a SUM OF WAVES b AND d WAVESHAPES FOR THE PAM MULTIPLEXER OF FIG 6
20. avec une impulsion pour chaque chantillon existe de nombreuses vari t s de modulations d impulsions analogiques et la terminologie n a pas t normalis e Toutefois les trois types qui nous concernent sont g n ralement d sign es comme modulation impulsions en amplitude PAM modulation de largeur d impulsions PWM et modulation d impulsions en position PPM La PWM et PPM sont aussi regroup s sous le titre g n ral de la modulation d impulsions dans le temps La figure 3 pr sente un message type et les signaux correspondant aux impulsions modul es Par souci de clart les impulsions sont pr sent es comme tant rectangulaires et la dur e de l impulsion a t grossi rement exag r e En outre les signaux modul s r els sont l g rement retard e par rapport au message car les impulsions ne peuvent tre g n r es avant les instants d chantillonnage Comme le montre la figure les param tres d impulsions modul s l amplitude la dur e ou la position relative varient proportionnellement aux valeurs des chantillons Page 13 sur 79 X t 1 Ao PWM To gt 4 PPM FIG 3 TYPES OF ANALOG PULSE MODULATION 4310APF3 Page 14 sur 79 3 1 Modulation d Impulsions en Amplitude La modulation d impulsions
21. dire quelles sont les conditions n cessaires nous aurons seulement besoin de transmettre les valeurs des chantillons tels qu ils se pr sentent au lieu d envoyer un signal continu Ceci est la modulation d impulsions La distinction fondamentale entre la modulation d impulsion et la modulation par onde porteuse est la suivante dans la modulation par onde porteuse certains param tres de l onde modul e varient en continu avec le message en modulation d impulsions certains param tres de chaque impulsion sont modul s par la valeur d un chantillon particulier du message Habituellement les impulsions sont tr s courtes par rapport au temps qui les s pare aussi une onde d impulsions modul es en z ro off la plupart du temps En raison de cette propri t la modulation d impulsions offre deux avantages potentiels sur la modulation par onde porteuse Tout d abord la puissance transmise peut tre concentr e sur de courtes dur es plut t que d tre d livr e en continu Cela permet l ing nieur syst me un plus grand choix de s lection de mat riel tant donn que certains dispositifs tels que les tubes micro ondes forte puissance et les lasers ne sont utilisables que sur une base puls e Deuxi mement les intervalles de temps entre les impulsions peuvent tre remplis par des valeurs d chantillon d autres messages ce qui permet la transmission de nombreux messages sur un m me syst me de communication Ce m
22. entre ces valeurs est importante par rapport aux nuisances sonores il sera facile de d cider pr cis ment qu elle valeur sp cifique a t destin e au r cepteur Ainsi l effet de bruit al atoire peut tre pratiquement limin c est l id e de la PCM En parall le la propri t des amplitudes discr tes pour les longues distances la PCM peut employer des syst mes r p titeurs de r g n ration ayant ainsi avantage suppl mentaire sur toute forme de transmission analogique La question qui se pose maintenant c est comment repr senter un message analogique sous forme num rique La r ponse r side dans l chantillonnage la quantification et le codage Dans la PCM l amplitude de chaque chantillon du message original est cod en un nombre binaire normalement en 8 bits qui est ensuite transmis comme une s quence de 0 et 1 recu et d cod par l quipement terminal En modulation Delta DM la longueur du nombre binaire est un mot un seul bit 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 de l chantillon pr c dent sinon un est transmis En modulation PCM diff rentielle DPCM chaque est compar au pr c dent et la diff rence des amplitudes est cod e en un nombre binaire normalement un nombre de 8 bits envoy vers le r cepteur 4 1 Quantification et
23. qui permet la transmission de 4 canaux avec un taux d chantillonnage de 4 8Kc s X 4 19 2Kc s Le d bit sur le connecteur PCM est 8 bits X 19 2Kc s 2 153 6Kbit s 5 DECODEUR PCM Ce bloc r alise la conversion s rie parall le du flux de donn es s rie re ue sur le connecteur RX PCM et effectue ensuite la conversion D A synchrone de chaque octet 8 bits Le signal disponible sur le connecteur de sortie est une r plique du signal appliqu sur le connecteur d entr e AF du bloc de codage PCM avec juste 2 trames de retard dues respectivement la conversion P S dans l tage encodeur et la conversion 5 P dans l tage D codeur 6 MODULATEUR PWM PPM Ce circuit accepte un signal audio analogique sur son connecteur d entr e AF et produit simultan ment le PWM et la PPM sur les connecteurs TX PWM et TX PPM 7 FILTRE DE DEMODULATION les signaux PWM ainsi que les signaux modul s DELTA et les signaux Diff rentiels exigent un filtrage passe bas pour la d modulation Ce bloc fonctionnel dispose de cette possibilit Les signaux d moduler sont introduit sur le connecteur d entr e PWM DELTA DIFF et le signal AF r cup r est mis disposition sur le connecteur de sortie AF Ce filtre de d modulation a un contr le de niveau par P11 et l ajustement de la fr quence de coupure est r alis par P12 Un point de test AF non filtr unfiltered AF est fournit pour montrer le signal avant la sortie du fi
24. vie PPM PHM CONVERTER ELEREN PANG PWM OUTPUT LEVEL MIN P12 MAX 8 pjg OSCILL GND DEMODULATION FILTER AF CHANNEL OPTPUTS OSCILL PROBE FIG 22 SETUP FOR WORKSHEET No 1 PAM TDM OPERATION B43S1F22 6 2 Activit 2 Op ration PCM de base La figure 23 montre la configuration du banc recommand e Ici l une des sorties de test est reli e l entr e de l encodeur PCM En affichant les deux signaux de l entr e et de la sortie reconstitu e sur un oscilloscope double traces un retard insignifiant peut tre observ Ceci est du a la conversion Parall le S rie dans l encodeur PCM 1 Top d horloge et a la conversion s rie parall le dans le d codeur encore 1 Top d horloge OSCILL TRIGGER OSCILL PROBE 1 OSCILL GND OSCILL PROBE 2 FROM THE POWER SUPPLY 84351 DIGITAL COMMUNICATIONS TRAINER BOARD 1 DIGITAL TRANSMISSION OF ANALOG SIGNALS e TIMING AND TONE GENERATORS u1 3 o LEVELS P2 gt CED 0 25244 25544 c CH SYNC FRAME SYNC PAM MULTIPLEXER TX PAM RX PAM PAM DEMULTIPLEXER qup sert 3 vio 11 IN PCM MODE
25. 2 i H IN PAM MODE 4 00060 u ve teo 150Hz AF _ INPUT COMPRESSOR AF COMPANDER FAULT SIMULATOR PCM ENCODER gt AF CHANNEL OUTPUTS CARRIER t SANTH PHM PPM MODULATOR 7 PPM PHM CONVERTER OUTPUT DELTA SIGMA MODULATOR AF INPUT u24 TX DELTA INPUT 26 I lt 3 41 2 27 SAMPLE 4 5 DIFF OUTPUT TO PCH ENCODER AF UNF IL TERED OUTPUT 11 LEVEL DEMODULATION FILTER je 28 MIN pjg MAX CUTOFF FREQ FIG 23 SETUP FOR WORKSHEET No 2 B43S1F23 BASIC PCM OPERATION 6 3 Activit 3 Modulation par Impulsion Cod e MIC PCM TIME DIVISION MULTIPLEX La figure 24 montre la configuration de cette exp rience Noter que en raison du d lai inh rent de la sortie par rapport a l entr e dans les syst mes PCM en raison des conversions parall le s rie et s rie parall le les canaux de sortie du d multiplexeur PAM sont d cal s de deux positions En d autres termes le signal l entr e de canal AF No 1 se retrouve a la sortie n 3 a l entr e 2 la sortie 4 etc 3 1
26. 4 O2 Ceci est en accord avec les observations dans l activit No 2 FROM THE POWER SUPPLY e B43S1 DIGITAL COMMUNICATIONS TRAINER BOARD 1 DIGITAL TRANSMISSION OF ANALOG SIGNALS AF INPUT OUTPUT TIMING AND TONE GENERATORS COMPRESSOR OUTPUT LEVELS s R34 5 FAULT SIMULATOR ui va D 2 ERE 51515 a d Sn EH D F lectron ae lol AF COMPANDER TRIGGER 600Hz 450Hz 300Hz 150Hz OUTPUT ur 08611 EXPANDER TRIGGER 0 INPUT Ps CARRIER i LEVEL AF AF 5 INPUT 5 INPUT INPUT x R 5 924 21 5 4 1 ac u N of a F fe 5 tre ate die sense te 4 541 US MM 5 2 411 TUTTE 4973777 4 z 5 4 57 e CH SYNC FRAME SYNC mx 5 5 PAM MULTIPLEXER 8 NEN pie 5 FIN STEP AMPL 6 5 TX DELTA DIFF OUTPUT TO PCM ENCODER
27. 8 22K 32 55 R36 22K CH1 14 e E 5 19 4 1 cse 5 Y CT 12 5 116 5 13 12 E L o 1 1 R25 680 RX EAM U9 4066 4 PAM C37 100K i e 5 TP l l lt a 7 T gt R27 22K R31 22K R35 22K 5 NI 1 1 _ ces l c33 12K T 150p I wn als 1 1 1 1 1 1 C36 100K 1 1 5 11 pics n 7 10u U10 R26 22K R30 22K R34 22K gt CH3 16V el Lens 11 _ ces lt E ce4 12K 150p 15 15 22K 15 15 n NOTE SYMBOL lt REPRESENTS A NORMALLY OPEN CONTACT OF FAULT SIMULATOR FIG 32B 84381 SCHEMATIC DIAGRAM SHEET 2 OF 5 43S1F32B PCM ENCODER PCM DECODER PCM 5 2 5 RX DATA x U12 LF353 1 o s a 41 1 220K OK E 222 01 ANALOG O 10u 16V BC337 x PAM INPUT E 5 1 7 43 190 5 5 2 AGND a 5 gt C45 100K U16 74HC164 BITSYNC FROM PIN 7 OF U2 gt N pia FT 1N4148 XE LE FROM SH 2 U17 74HC374 2 4576M 15 C51 12p FROM SH 1 e al io a 1 1 o o R47 4K7 PE 35 13 PE 15 F
28. AINER BOARD 1 DIGITAL TRANSMISSION OF ANALOG SIGNALS AF TA INPUT OUTPUT en TIMING AND TONE GENERATORS COMPRESSOR OUTPUT LEVELS us P4 P3 P2 Pi FAULT SIMULATOR POWER SUPPLY INPUTS 1 ef Ne des 5 O ves gessit t 4 H Ir 1 L 1 Lo 11111 4 A alts 2 Electron ITALY S TRIGGER OUTPUT ves 600Hz 450Hz 2004 150Hz EXPANDER 5 TEST OUTPUTS INPUT ps OSCILL AF CHANNEL INPUTS LEvEL lt AF AF PROBE 1 4 3 AF INPUT PUT TREO INPUT lt 024 4 d 26 s t 1 us 5 ri i TR 000 M 8 8 nun 8 EMT CH SYNC FRAME SYNC gt A z 5 CARRIER pie al PAM MULTIPLEXER 9 STEP AMPL TX PAM TX PCM TX PHM TX PPM TX DELTA OUTPUT 0 PCM ENCODER RX PAM RX PCM RX PPM PAM DERULTIPLEX R CAREER ak UNFILTERED output rss OSCILL x vf DT DD u22 PROBE 2 2 n
29. Codage Les l ments pour la g n ration des impulsions de modulation PM sont pr sent s sur la Fig 9A Le signal continu est d abords filtr par un filtre passe bas pourquoi et chantillonn Les valeurs des chantillons sont ensuite arrondies ou quantifi e la plus proche valeur parmi les valeurs pr d termin es Enfin un encodeur convertit les chantillons quantifi s en mots num riques cod s appropri s un mot cod pour chaque chantilon et g n re le signal PM en bade de base correspondant comme un signal num rique L ensemble du processus illustr dans la Fig 9A s appelle conversion analogique num rique La Fig 9B r sume l ensemble du processus sous forme graphique Comme plusieurs chiffres sont n cessaires pour chaque chantillon il apparait que la bande passante du signal PCM est beaucoup plus grande que la bande passante du message 4 2 Erreur de quantification et bruit de quantification Pendant la quantification une erreur de quantification inh rente est effectu e en raison de l arrondissement de la valeur de chaque chantilon la valeur du niveau de quantification disponible le plus proche voir Fig 9B Au cours de cet arrondissement de valeur un morceau de l information est in vitablement perdu et sera de ce fait impossible de reconstituer la valeur exacte de l chantillon dans le r cepteur Seuls les valeurs analogiques discr tes seront reconstitu es qui seront in vitablement
30. Design Production amp Trading of Educational S R L Equipment 84351 COMMUNICATIONS NUMERIQUES PANNEAU 1 TRANSMISSION NUMERIQUE DE SIGNAUX ANALOGIQUES MANUEL D INSTRUCTIONS 11 2004 SOMMAIRE 1 G n ralit s 2 Modulation par impulsion et par impulsion cod e 2 1 Rappel des Concepts de base 2 2 Echantillonnage 2 3 Bande passante et Spectres 2 4 Th or me de Shannon 2 5 La fr quence de Nyquist 2 6 Repliement 3 Modulation par Impulsions Analogique PAM PWM et PPM 3 1 Modulation d Impulsions en Amplitude 3 2 Modulation de Largeur d Impulsions PWM 3 3 Modulation d Impulsions en Position PPM 3 4 Multiplexage par r partition de temps ou multiplexage temporel TDM 4 Modulations d impulsions Cod es PCM DM and DPCM 4 1 Quantification et Codage 4 2 Erreur de quantification et bruit de quantification 4 3 Quantification Lin aire et non Lin aire 4 4 Modulation d impulsion Cod e multiplexage par r partition de temps PCM TDM 4 5 Modulation Delta 4 6 Modulation PCM Differentielle DPCM 5 Description du banc d essais 6 Activit s 6 1 Activit 1 PAM TIME DIVISION MULTIPLEX 6 2 Activit 2 Op ration PCM de base 6 3 Activit 3 Modulation par Impulsion Cod e MIC PCM TIME DIVISION MULTIPLEX 6 4 Activit 4 Modulation de largeur d impulsions MLI PWM Pulse Width Modulation 6 5 Activit 5 Modulation d impulsions en pos
31. LEVEL AF AF AF PROBE 1 4 3 2 1 AF INPUT INPUT INPUT 5 iB 9 vei 5 024 TT 4 vi2 e Bp u26 lt 8 84 41 541 8 o lt vef 5 Hi 3 ER eal CH SYNC FRAME SYNC gt 5 5 5 LE CARRIER 3 rie s LE PAM HULTIPLEXER 6 STEP AMPL 5 TX PAM TX PHM TX PPH TX DELTA DIFF OUTPUT TO PCM ENCODER RX PAM RX PPM PAM DEMULTIPLEXER 5 9 6KHz CARRIER KE UNFILTERED oitir F Al ss D 4 2 2 OSCILL us PROBE 2 775555 PAMS uen us 19 11 1 tt PAM4 5 T F 55 t MIN pjp IN PCH MODE 2 1 4 3 IN PAM MODE 4 3 2 1 CUTOFF FREQ OSCILL DEMODULATION FILTER GND FIG 29 B43S1F29 SETUP FOR WORKSHEET No 8 DPCM 6 9 Activit 9 le COMPANDER compresseur extenseur Une simple d monstration du fonctionnement du compresseur extenseur peut tre donn e avec la mise en place du montage de la figure n 30 Lorsque le signal compress de sortie est directement reli l entr e de l extenseur La figure n 31 ci dessous montre le m me
32. PRESSEUR convertit l amplitude instantan e du signal d entr e sur le connecteur d entr e AF en une valeur compress e par le biais loi exponentielle approximative De cette fa on m me des pics audio de grande amplitude peuvent tre compress s moins du 5Vpp qui est autoris dans les modulateurs num riques du banc d essai sans saturation L extenseur effectue l op ration inverse la r ception au moyen d une loi exponentielle compl mentaire Le Compander AF peut aussi tre d montr e de fa on simple en connectant directement la sortie du compresseur l entr e de l extenseur sans l utilisation d un syst me de transmission entre les deux 12 Entr es d alimentation c est la que l alimentation en nergie lectrique doit tre connect e Deux tensions stabilis es sont n cessaires 15V et 15V Le courant maximum est inf rieur 100 mA 13 Simulateur de pannes il consiste en un ensemble de 8 micro interrupteurs cach s par un couvercle en plastique L instructeur peut configure une panne parmi 8 possibilit s en suivant les instructions donn es la fin de ce manuel pour l instructeur seulement Pour un fonctionnement normal du banc tous les interrupteurs doivent tre en position OFF 14 Connecteur J1 il permet de connecter le banc d essais sur l interface PC de simulation d erreurs B1178 optionnel permettant de programmer des pannes et d pannages via un PC Le m me connecteur permet la
33. R STEP AMPL TX PAM TX PCM TX DELTA DIFF OUTPUT TO PCM ENCODER RX PAM RX PCM PAM DEMULTIPLEXER PCH DECODER PHM DELTA DIFF AF INPUT UNFILTERED OUTPUT LEELLE 016 2544 2 17 us exu CONVERTER E 1 18 1111 MIN MAX ves M E MIN LEVEL P12 x IN PCH MODE 2 1 4 2 IN PAM MODE 4 3 2 1 ve CUTOFF FREQ DEMODULATION FILTER e AF CHANNEL OUTPUTS OUTPUT F1G 26 B43S1F26 SETU D FOR WO RKSHEET 5 PPM 0 PERATION OSCILL PROBE OSCILL GND 6 6 Activit 6 Modulation DELTA La figure 27 montre la configuration recommand e Noter l effet du r glage des diff rents pas d amplitude P10 Placez la sonde l oscilloscope sur le point de test AF non filtr unfiltered AF du filtre d modulateur puis de trouver le meilleur r glage pour P10 FROM THE POWER SUPPLY 84351 DIGITAL COMMUNICATIONS TRAINER BOARD 1 DIGITAL TRANSMISSION OF ANALOG SIGNALS INPUT OUTPUT TIMING AND GENERATORS COMPRESSOR 0 58 FAULT SIMULATOR POWER SUPPLY INPUTS GM MEE
34. ROM PIN 9 OF US 3 014 4021 QO PCM m U18 DACO808 BITSYNC 2L 3 SHIFT LT 10u 15 FROM PIN 7 OF U2 81 35 2 Ris Y 15 15 5 ole 48 549 c50 100K 100K 12 10K NOTE SYMBOL REPRESENTS A NORMALLY OPEN CONTACT OF FAULT SIMULATOR 5 15 43S1F32C FIG 32C 84351 SCHEMATIC DIAGRAM SHEET OF 5 PWM PPM MODULATOR 5 R52 4M7 5 es R49 22K R56 pen 111 P9 100K CARRIER 14 POP AMPLIT 12 11 TX PPM 15 15 D13 U21 4093 U20 LF353 47K TEST C57 R54 220K 220K AF INPUT DEMODULATION FILTER C54 470p UNFILTERED AF TP C67 39K C64 220K 100K PWM AF DELTA OUTPUT DIFFERENTIAL ces C66 P12 47 47K 26 873 10K 4K7 1K 220K FC ADJ E ku Iz U25 LF353 FTe 15 C69 10 35 10u 35V 15 NOTE SYMBOL REPRESENTS A NORMALLY OPEN CONTACT OF FAULT SIMULATOR PPM TO PWM CONVERTER 9 6KHz CARRIER 12 FROM SH 1 11 5 3 47 R60 10K U22 4093 DELTA MODULATOR 38 4KHz CARRIER FROM SH 1 TX 61 DELTA in R61 15K AF INPUTO R62 1 4 6 7 5 220K 25 144148 8 9 10 11 gt 15 15 Es c71 o L5711 u c 5 16 C63 10K R65 6K8 P10 220K TP STEP INTEGR 2 5 43S1F32D FIG 32D 4351 SCHEMATIC DIAGRAM SHEET 4 OF 5 LF353 DPCM ENCODER
35. TX PAM Deux points de test de ce bloc permettent l acc s aux signaux de synchronisation de base de temps du fonctionnement de la TDM respectivement le signal de synchronisation de canal CANAL SYNC et le signal de synchronisation trame FRAME SYNC Le taux d chantilonnage pour chaque canal est 4 8Kc s 3 D multiplexeur PAM Ce bloc re oit le signal PAM TDM du multiplexeur au connecteur d entr e RX PAM et effectue la fonction compl mentaire de reconstitution des 4 signaux audio les rendant disponibles sur la sortie du canal Ce bloc se compose de deux tages principaux dont le premier est le d multiplexeur et le second est un pack de 4 filtres actifs supprimant le bruit de haute fr quence Quatre points de test PAMA transportent les signaux de la sortie du premier tage avant filtrage 4 CODEUR PCM Ce bloc est constitu essentiellement d un convertisseur A D rapide 8 bits et d un convertisseur parall le s rie P S produisant un signal de sortie s rie sur le connecteur TX PCM Le fonctionnement des convertisseurs D et et P 5 sont synchronis s avec les multiplexeur et d multiplexeur PAM de mani re d montrer la transmission PCM TDM 4 canaux de signaux analogiques Les d tails du comment cela peut tre effectu sera expliqu plus clairement au cours des exercices Le taux de conversion de l tage de conversion A D de ce bloc est de 19 2K chantillons s ce
36. connexion sur le B1180 laboratoire informatis pour l apprentissage de l lectronique Noter cependant que l utilisation compl te du banc est possible sans l utilisation du B1178 ou B1180 24351 DIGITAL COMMUNICATIONS TRAINER BOARD 1 DIGITAL TRANSMISSION OF ANALOG SIGNALS 15V GND 15V _ INPUT OUTPUT TIMING AND TONE GENERATORS COMPRESSOR OUTPUT LEVELS G us P4 P3 P2 PL POWER SUPPLY INPUTS 1 qe olelel e 5 Pr en re 3 3 e Ri z 2 2 ves 4 LI t 5 UT HERE CD CC Ton ITALY O08 C Sigo AF 600Hz 45042 S00Hz 150Hz ouTPUT EXPANDER 25 X TEST PURE CARRIER IN EVEL 5 E 2 5 5 5 lt 5 3 a lt u 5 3 8 5 3 8 2 a D 5 5 5 5 a 5 5 5 TX DELTA DIFF OUTPUT re TO PCM ENCODER S RX PPM d p OY 2 i NZ 5 6 85 7 CARRIER 7 PHM DELTA DIFF INPUT UNF TE TERED OUTPUT 55 1111111111 One 1 mal 5
37. de ce point Page 6 sur 79 2 2 Echantillonnage Prenons le circuit simple de la Fig 1A L interrupteur passe p riodiquement entre deux contacts la fr quence d chantilonnage fs L intervalle de temps entre deux impulsions d chantillonnage successives est la p riode d chantillonnage Ts 1 fs Le temps pour laquelle le contact reste en position ON est indiqu par T La figure 1B montre la structure de la forme d onde r sultant le signal original semble hach la vitesse de fonctionnement de l interrupteur mais reste substantiellement reconnaissable Nous tudierons plus tard qu elles sont les conditions pour faire en sorte que le contenu du signal original ne soit pas perdu X t Fs XsCt e e A B FIG 1 THE PRINCIPLE OF SAMPLING AN ANALOGUE SIGNAL 4310APF1 Page 7 sur 79 2 3 Bande passante et Spectres ressort clairement de la figure 1B que la pr sence dans le signal de sortie d impulsions bord raide implique que le spectre du signal chantillonn est beaucoup plus large que l original ef donc le canal de transmission devra avoir une bande passante beaucoup plus large que pour le signal original Heureusement des supports de transmission large bande devient de plus en plus accessibles micro ondes laser fibre optique etc et m me si il en r sulte un gaspillage de bande passante inh rent aux syst mes de modulation d impulsions ceci est quilibr par d autres avantag
38. des approximatives La figure 10A repr sente le signal de sortie du convertisseur num rique analogique d un r cepteur PCM Le signal appara t comme approximation en paliers en escalier du signal d origine On peut dire que le signal reconstruit est le signal original auquel on a superpos un bruit de quantification est clair que l erreur de quantification et le bruit de quantification dans un syst me sont li s la hauteur des pas de quantification ou inversement au nombre de niveaux de quantification disponibles pour repr senter le message original fs SAMPLER X t LOW PASS FILTERING QUANTIZER ENCODER PCM A D CONVERSION FIG 9A PCM GENERATION SYSTEM CODE NUMBER BINARY CODE 6 0 1 1 n 1 1 0 FIG 9B GRAPHIC REPRESENTATION OF THE PROCESS OF PCM GENERATION X t ORIGINAL MESSAGE Xs SAMPLED VALUES Xgq QUANTIZED VALUES B43S1F9 A gt OI B 2 ER j Ole FIG 10 gt ORIGINAL MESSAGE X t AND STAIRLIKE APPROXIMATION Xa E B QUANTIZATION ERROR VS TIME OR QUANTIZATION NOISE FOR RECEIVED MESSAGE 4 3 Quantification Lin aire et non Lin aire Dans le but d am liorer la qualit de la transmission du syst me de transmission par impulsions Cod es plusieurs tudes ont t fait
39. dispositif utilis avec le syst me de transmission PCM Un tel montage devrait permettre une bonne qualit de transmission audio de pics allant jusqu 15 20 V sur le canal PCM qui accepte un niveau d entr e maximum de 5 Vpp FROM THE POWER SUPPLY B43S1 DIGITAL COMMUNICATIONS TRAINER 1 7 CHANNEL INPUTS 4 3 TEST TONE OUTPUTS AF INPUT BOARD 1 DIGITAL TRANSMISSION OF ANALOG SIGNALS AF INPUT OUTPUT _ TIMING AND TONE GENERATORS COMPRESSOR OUTPUT LEVELS P4 P3 P2 1 1 u 1 I tt TETE olele 2 2 fe dq deu sos H u 28 5 CIS c5 iso WII elab TRIGGER 450Hz 300Hz OUTPUT EXPANDER FAULT SIMULATOR D Flectron FE AF INPUT POWER SUPPLY INPUTS e 029 AF INPUT 9 Hz 4 US vef 7 CH SYNC FRAME SYNC PAM MULTIPLEXER TX PAM RX PAM PAM DEMULTIPLEXER 2 ess 6 uio 9 557 IN PCM MODE 2 IN PAM MODE 4 gt AF CHANNEL OUTPUTS ER OUTPUT
40. e Utiliser le bloc d alimentation B4192 pour une limitation de courant ad quate et une protection contre la surcharge Les entr es sorties de ce module sont raisonnablement prot g es contre les mauvaises manipulations comme les courts circuits Ce banc d essai est fourni avec ces c bles et le manuel d instruction Pour l efficacit de certaines exp riences l utilisation du banc 84352 est recommand e Ce banc comporte un simulateur de canal de transmission et un compteur d erreur utiles pour effectuer des mesures sur la qualit de la transmission Page 4 sur 79 2 Modulation par impulsion et par impulsion cod e 2 1 Rappel des Concepis de base Les donn es exp rimentales et les fonctions math matiques sont souvent affich es comme des courbes continues m me si c est un nombre fini de points discrets qui ont t utilis s pour construire le graphique Si ces points ou chantillons sont suffisamment rapproch es une courbe lisse peut tre trac e en suivant ces points et les valeurs interm diaires peuvent tre interpol es avec un degr d exactitude raisonnable On peut donc dire que l affichage en continu est d crit de facon ad quate par les points d chantillonnage seul De la m me fa on un signal lectrique satisfaisant certaines exigences peut tre reproduit enti rement parti d un ensemble appropri d chantillons instantan s Si tel est le cas et la th orie de l chantillonnage va nous
41. e d un metteur PCM dans notre cas est autoris e utiliser les installations de transmission que pendant le temps n cessaire pour l envoie d un chantillon cod Les sources envoient leurs chantillons cod s l un apr s l autre et le cycle est lanc de nouveau d s que la derni re source a envoy son code voir Fig 12A et 12B Si le processus est r p t assez rapidement aucune d gradation significative de la qualit de chaque message transmis ne se produira condition que le syst me soit bien con u Dans la terminologie des t l communications la fraction de cycle pour laquelle une source est autoris e transmettre est appel CRENEAU TEMPOREL Une paire source destination transmettant un seul message est appel e un CANAL Le signal transmis par le syst me de transmission au cours d un seul cycle de multiplexage est appel TRAME Une trame est compos e d autant de cr neaux temporels que de paires source destination canaux En fait il existe des syst mes dont la trame comprend plus de cr neaux temporels que de paires source destination Le suppl ment de cr neaux temporels permet d effectuer des envois de donn es auxiliaires des metteurs aux r cepteurs Reconstitution d une transmission TDM Quand un signal TDM est transport sur un c ble r seau vers le r cepteur il doit tre accompagn d une synchronisation des informations pour permettre au r cepteur de r attribuer correctement les i
42. el l unit B1178 facultatif et le logiciel d di offre la possibilit de d pannage par PC du banc d essais 84352 L interface PC de simulation de pannes B1178 doit tre raccord e au connecteur de la partie sup rieure droite du pupitre ll est vident que tous les interrupteurs simulateurs de pannes doivent tre en position OFF pas de pannes pour que l unit fonctionne correctement Quand le banc d essais est utilis dans notre laboratoire d lectronique assist par ordinateur code 81180 le connecteur J1 permet de lier ce dernier au banc de l tudiant et les d fauts peuvent tre contr l s par l instructeur via son PC qui est li au banc d essais de chaque tudiant ll est int ressant de noter que l utilisation de ce banc en liaison avec la B1178 et B1180 n est pas obligatoire et l utilisation de toutes ses possibilit s est possible en mode manuel En cas de simulation manuelle de pannes les tudiants doivent videmment trouver par d duction la solution et non pas simplement regarder sous le couvercle pour d couvrir la solution la panne PAGE VIERGE 8 Liste des d fauts simulables Dans ce qui suit on donne une liste des d fauts simulables mise a la disposition de l instructeur seulement Pour la localisation de ces d fauts voir aussi le sch ma qui suit cette section Fig 32 Pour une utilisation correcte de ce banc pas d erreurs s assurer que tous les simulateurs d erreurs interrupteur
43. en amplitude PAM Pulse Amplitude Modulation le signal se compose d impulsions unipolaires ou bipolaires dont l amplitude est proportionnelle la valeur instantan e de l chantillon du message Le signal PAM est souvent utilis comme l entr e d un convertisseur analogique num rique d impulsions modul es qui va changer les signaux analogiques en codes binaires On peut tablir un parall le entre le PAM et la Modulation d amplitude Lin aire d une onde porteuse dans les deux cas l amplitude d un signal transmet le message d information La PAM en effet souffre des m mes inconv nients que la modulation d amplitude AM comme l att nuation la distorsion et le bruit Reconstitution du signal PAM Lorsque le signal PAM est transport sur les lignes t l phoniques un simple filtre passe bas au niveau de la r ception contournera la fr quence du train d impulsion et remplira suffisamment les espaces entre les impulsions pour r tablir fid lement le signal du message Lorsque le signal PAM est utilis pour moduler directement une porteuse de transmission radio de plus grande fr quence le d tecteur AM au niveau du r cepteur agira en tant que filtre passe bas pour supprimer la fr quence des impulsions Encore une fois aucune fid lit n est perdue La seule pr caution prendre dans le processus de reconstitution est de veiller ce que le filtre passe bas ait une r ponse en fr quence lin aire sur toute la gamme de fr que
44. epteur et d multiplexeur PAM fonctionnant comme r cepteur terminal d un syst me de transmission PAM TDM Encodeur PAM PCM avec convertisseur Analogique Num rique flash 8 bits Convertisseur d codeur PCM PAM Encodeur PWM PPM Pulse Width and Pulse Position Modulation D codeur PWM PPM Modulateur d modulateur Delta Codeur d codeur DPCM PCM diff rentielle Compander Audio compresseur extenseur pour montrer le fonctionnement des techniques de codage et d codage adaptatives Simulateurs de pannes par 8 interrupteurs cach s sous un couvercle accessible l instructeur seulement La simulation d erreurs sous contr le d un PC est possible en utilisant l interface PC de simulation d erreurs B1178 Th mes d tudes Les principes de l chantilonnage et du multiplexage par division de temps Les techniques de modulation PAM PWM PPM et DELTA Encodage num rique PCM quantification d erreur quantification de bruit Bande passante et spectre Th or me de Shannon et fr quence de Nyquist Effet du bruit sur le syst me de transmission en utilisant le canal de transmission du banc d essais 84352 Page 3 sur 79 D pannage des syst mes de transmission Le 8435 est fabriqu en suivant les normes pour assurer la s curit des personnes et de l quipement lui m me Ce module est aliment par une source basse tension de faible puissanc
45. es de cette technique comme nous le verrons plus loin L op ration r alis e par le commutateur est appel e de diff rentes mani res commutation interrupteur terminal unique hachage unipolaire etc Un Ing nieur en Communication a dit que l interrupteur effectue un mixage non lin aire du signal original avec un signal carr e de faible rapport cyclique La figure 2A repr sente un possible spectre de fr quences pour le signal original que nous avons envisag la bande limit e FM Apr s un m lange non lin aire avec l onde carr e la fr quence d chantilonnage fs le spectre va devenir comme celui de la Fig 2B L enveloppe du spectre des composantes est la bien connue courbe forme de cloche typique des spectres des impulsions carr es Page 8 sur 79 Jw FIG 2A FREQUENCY SPECTRUM OF THE ORIGINAL SIGNAL X t EXAMPLE Xs Jus f f I fs fu Jj fs fu FIG 2B SPECTRUM OF THE SIGNAL OBTAINED BY SAMPLING X t AT FREQUENCY fg A AND TEXT REFERENCES 2 4 Th or me de Shannon Ce Shannon est le p re de la th orie de l information Le th or me qui porte son nom est aussi appel th or me d chantilonnage et tr s bri vement nonce deux conditions fondamentales pour la pr servation du contenu de l information original d un signal dans un processus d chantillonnage e La largeur d chantilonnage T da
46. es pour r duire le bruit de quantification En ce qui concerne les syst mes con us pour le transport de la parole par exemple il a t not que le signal lectrique qui repr sente la voix humaine une fois chantillonn semble rester un niveau relativement faible la plupart du temps alors que des chantillons de grande amplitude sont relativement rares semble donc plus important de reproduire fid lement les niveaux de faible amplitude alors qu une erreur mod r e peut tre tol r e dans la reproduction des pics de haut niveau Cela conduit l id e de l adoption d un sch ma de quantification non uniforme ou non lin aire pour la voix humaine qui pr voit un pas plus petit haute pr cision pour les bas niveaux et un pas plus grand pr cision inf rieure pour les niveaux lev s La Fig 11 montre un exemple de quantification non lin aire de ce type OUTPUT CODE 1111 1111 1011 111 INPUT 0 VOLTAGE 9011 1111 2000 0000 FIG 11 EXAMPLE OF A NON LINEAR QUANTIZATION SCHEME B43S1F11 4 4 Modulation d impulsion Cod e multiplexage par r partition de temps PCM TDM Le multiplexage par r partition de temps TDM ou multiplexage temporel vient de l id e de partager les m mes installations de transmission paire de c bles c ble radio etc entre plusieurs paires de signaux source destination Chaque source Un convertisseur Analogique Num riqu
47. filtre du d modulateur FROM THE POWER SUPPLY 84351 DIGITAL COMMUNICATIONS TRAINER BOARD 1 DIGITAL TRANSMISSION OF ANALOG SIGNALS TIMING AND TONE GENERATORS 3 2 dU OSCILL TRIGGER AF INPUT OUTPUT COMPRESSOR AF COMPANDER AF INPUT SANTH a 5 FAULT SIMULATOR dee ee 3 POWER SUPPLY INPUTS 63 DPCM MODULATOR DELTA SIGMA MODULATOR 5 w 3 INTEGR 5 v s lt 3 5 a 5 5 2444 rss 2 5 a CH SYNC FRAME SYNC u 3 5 Oy PAM MULTIPLEXER O STEP AMPL Y TX DELTA DIFF OUTPUT TO PCM ENCODER PAM PCM 0 PAH DEMULTIPLEXER PHM DELTA DIFF AF INPUT UNFTLTERED OUTPUT il vof IN PCM MODE 2 1 4 IN PAM MODE 4 3 AF CHANNEL OUTPUTS 9 4 il i 3 1 OUTPUT PPM PHM CONVERTER OUTPUT 9 LEVEL MIN pie MAX CUTOFF FREQ DEMODULATION FILTER FIG 25 B43S1F25 SETUP FOR WORKSHEET No 4 PWM OPERATION OSCILL PROBE
48. instant de transition L emplacement de ces pas est contr l pour correspondre aux instants d chantillonnage Ainsi chaque point d chantilonnage londe quantifi e doit soit augmenter ou diminu par pas standard Le signal quantifi doit changer chaque point d chantilonnage Il n est pas permis de rester constant car cela se traduirait par trois actions ce qui r duit n ant la possibilit d utiliser les techniques de communication binaire Un exemple de ce processus de quantification est montr dans la 19 15 Une fois l op ration de quantification effectu e la transmission du signal quantifi devient une question de communication num rique Nous allons tout simplement transmettre une cha ne de 1 et de O Un 1 indique une transition positive tandis qu un 0 indique une transition n gative Le train de bits transmis pour l exemple de la Fig 13 serait alors 111110000111111100000 Un modulateur Delta encodeur peut tre construit en utilisant un g n rateur de signal en escalier et un comparateur A chaque instant d chantillonnage la sortie du g n rateur est compar e au signal d entr e Si l entr e est sup rieure la fonction en escalier en ajoute un pas positif Si l entr e est plus petite que l escalier il en r sulte un pas n gatif La figure 14 montre un sch ma du modulateur La figure 15 qui suit montre le sch ma d un autre modulateur Delta qui utilise un int grateur la place du g n rate
49. ition PPM Pulse Position Modulation 6 6 Activit 6 Modulation DELTA 6 7 Activit 7 Modulation Diff rentielle 6 8 Activit 8 DPCM 6 9 Activit 9 le COMPANDER compresseur extenseur AF 6 10 Activit 10 Transmission dans un environnement bruit 7 D pannage des pannes simul es 8 Liste des d fauts simulables Page 1 sur 79 PAGE VIERGE Page 2 sur 79 1 G n ralit s Ce simulateur est une collection de modules de circuits contenus sur seul panneau de grande faille Les modules permettent de monter un syst me de transmission complet et d exp rimenter les techniques les plus utilis es en modulation En plus des modules de bases servant l exp rimentation des techniques de transmission il existe des dispositifs auxiliaires comme une horloge un g n rateur de base de temps des g n rateurs de signaux analogiques et digitaux etc ef ce pour faciliter le travail et le rendre efficace Chaque bloc de fonction ou module est clairement identifiable par un label ou des indications imprim es sur le panneau du simulateur Caract ristiques Quadruple g n rateur de signaux basse fr quence int gr Quatre sinusoides synchrones sont g n r es chacune s par ment et ajustable en amplitude Elles seront utilis es comme signaux de test audio Multiplexage et Modulation d impulsion en amplitude PAM TDM op rant sur 4 sources analogiques ind pendantes canaux R c
50. ltrage actif 8 CONVERTISSEUR PPM vers PWM Comme indiqu ci dessus le signal PWM produit par le modulateur PWM PPM peut tre facilement d modul s par filtrage passe bas Toutefois le signal PPM ne peut pas tre trait de la m me mani re Le PPM signal doit d abord tre convertie en PWM puis trait par le filtre Ce convertisseur PPM vers PWM fournit cette fonction PPM TO PWM 9 Modulateur Sigma Delta Ce bloc accepte une entr e audio analogique sur son connecteur d entr e AF et produit un signal modul sur le connecteur TX DELTA Ce modulateur fonctionne en associant chaque chantillon du signal modulant au pr c dent Un niveau lev ou faible est transmis sur une ligne selon que la diff rence est positive ou n gative 10 MODULATEUR DIFFERENTIEL Ce bloc chantillonne le signal d entr e analogique et produit la diff rence analogique entre chaque chantillon et le pr c dent La sortie de ce modulateur peut tre envoy au CODEUR DECODEUR PCM pour mettre en place un syst me PCM DIFFERENTIEL ou DPCM ou directement d modul s dans le filtre de d modulation 11 Compander AF Comme expliqu dans la premi re partie de ce manuel des quantifications non lin aires sont souvent utilis s avec la modulation num rique pour obtenir une bonne qualit de transmission des signaux analogiques Ce bloc offre Un aper u de la fa on dont une loi de codage non lin aire peut tre mise en uvre Le COM
51. nces et fournit suffisamment d att nuation en dehors Page 15 sur 79 3 2 Modulation de Largeur d Impulsions PWM Dans la modulation de largeur d impulsions PWM l amplitude de chaque chantillon du signal original est encod e dans la dur e d une impulsion lui corresoondant La dur e d une impulsion est un parametre qui est relativement l abri de d t riorations att nuation et bruit pendant la transmission Les avantages de la PWM par rapport la PAM sont les m mes avantages qu offre la FM analogique par rapport la conventionnelle AM La figure 4 montre le principe de fonctionnement d un modulateur PWM Reconstitution PWM Lorsque le signal PWM arrive destination par le biais de lignes t l phoniques le circuit de reconstitution utilis pour d coder le signal d origine est un simple int grateur filtre passe bas La charge sur la capacit du filtre sera la moyenne de la tension dans tout le cycle de l onde PWM Lorsque la largeur d impulsion est large par exemple 95 du temps d un cycle p riode la tension de charge sur le condensateur sera d environ 95 de la tension de cr te Lorsque la largeur d impulsion est troite disons 5 du temps d un cycle la tension de charge sur le condensateur sera d environ 5 de la tension de cr te La tension de sortie reconstitu e aura une amplitude qui correspondra la largeur de l impulsion dans le signal PWM Lorsque le signal PWM arrive destination pa
52. nformations de chaque cr neau temporel au canal de destination de la cha ne Les informations requises consistent en la synchronisation trame et la synchronisation des cr neaux temporels La premi re informe le r cepteur du d but de chaque nouvelle trame et la deuxi me informe sur le d but de chaque cr neau temporel canal dans la trame Dans les premiers syst mes cette information a t transport la place d un canal vocal pour bien transporter l information de synchronisation trame Association des canaux de signalisation tandis que dans les autres syst mes l information de synchronisation est int gr dans les donn es signalisation canal par canal Dans la plupart des syst mes modernes l information de synchronisation et les autres signaux auxiliaires pour plusieurs voies TDM sont transport es sur une voie de transmission s par e canal commun de signalisation SYNC SIGNALS TX CLOCK RX CLOC X t SOURCE 2 DES x t z SOURCE2 DES x t TRANSMISSION FACILITY X t SOURCES E DES t 3 3 2 SOURCE4 DES ATION4 X t E 4 5 5 o o a
53. ns la 1B doit tre br ve tendant vers z ro e Lintervalle d chantilonnage doit tre telle que la fr quence d chantillonnage fs 1 est au moins gal au double de la composante fr quentielle maximale dans le spectre du signal original La seconde des deux conditions est la plus importante Elle indique le taux minimal d chantillonnage pour qu un signal donn soit correctement transmis ou inversement pour Un syst me d chantilonnage un taux d chantilonnage fs elle indique la composante fr quentielle maximale transmissible pour le signal original Une d monstration de th or me demande des notions math matiques d passant la port e de ce manuel Une explication intuitive de celui ci sera toutefois donn e dans le paragraphe suivant Page 10 sur 79 2 5 La fr quence de Nyquist La fr quence d chantillonnage satisfaisant la condition du paragraphe pr c dent est appel e fr quence de Nyquist du nom d un autre math maticien qui a travaill sur la question Pour comprendre la signification de celle ci observer la Fig 2B dans laquelle imagine r duire progressivement la fr quence d chantillonnage fs On atteint un point o A et B coincident En descendant encore les deux portions du spectre ont tendance se chevaucher et se 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 di
54. r le biais d un signal mis par une antenne il s agit d un signal porteur double bande lat rale qui doit d abord tre d tect par un redresseur diode puis passer travers un int grateur filtre passe bas Le d tecteur des r cepteurs radios AM est tout ce qui est n cessaire pour accomplir cette t che Cela signifie que le d tecteur d un un r cepteur radio AM ordinaire d code le signal PWM AM double modulation transmis sans modification de circuit Page 16 sur 79 COMPARATOR SAWTOOTH GENERATOR PWM A X t ORIGINAL SIGNAL gt t SAWTOOTH gt t For OUTPUT 8 FIG 4 PWM GENERATION 431 APF4 B BLOCK DIAGRAM OF THE MODULATOR WAVERFORMS 3 3 Modulation d Impulsions en Position PPM En modulation d impulsions en position PPM l amplitude de chaque chantillon du signal d origine est convertie en la position d une impulsion par rapport une r f rence pr tablie Dans les syst mes PPM le signal analogique est transform en un signal PWM Modulation de largeur d impulsion en premier lieu puis le signal PWM est converti en un signal d impulsions modul es en position Cette double modulation de l metteur semble superflue mais on am liore l immunit au bruit La raison pour laquelle le signal PWM n est pas utilis devient vident si l on compare la pr sence d erreurs au niveau du r
55. rateur de bruit artificiel S il est disponible le simulateur de canal de transmission doit tre plac entre les sorties des modulateurs metteurs et les entr es des r cepteurs d modulateurs correspondants par exemple entre les connecteurs TX PAM RX PAM ou TX PCM RX PCM ou TX PWM RX PWM etc Cela permettra l observation de la d gradation progressive de la qualit du signal d modul en fonction de l augmentation du niveau de bruit artificiel PAGE VIERGE 7 D pannage des pannes simul es Le syst me comprend un simulateur de pannes Il est possible d avoir total de 8 d fauts Une simulation de panne consiste placer court circuit dans un point s lectionn en vue de provoquer un probl me de fonctionnement Ces d fauts sont non destructifs et sont simul es En d autres termes il est pr vu que l tudiant exerce sa compr hension du fonctionnement du circuit pour localiser d abord la zone touch e puis raisonne sur la fa on dont une d faillance des divers composants de cette zone pourrait g n rer l erreur Pour s acquitter de cette t che avec succ s l l ve devrait utiliser l oscilloscope et le multim tre L instructeur provoque des pannes par le positionnement d un ou plusieurs des commutateurs situ s sous un couvercle de plastique sur la face avant du banc d essai Aucune panne n intervient quand tous les commutateurs sont ouverts OFP En plus de ce syst me de simulation manu
56. re lorsque fm fs fm or fs 2fm Page 11 sur 79 2 6 Repliement Avec les m mes arguments que pour le paragraphe ci dessus il est entendu que les signaux transmettre par un syst me d chantillonnage doivent tre limit s une bande de fr quences Un signal est g n ralement consid r comme limit en fr quence lorsque les fr quences du signal au dessus de Fm voir Fig 2A sont faibles ont peu d importance dans la transmission d informations Cette condition n est pas suffisante lorsque l chantilonnage concerne n importe quelle fr quence au dessus de fm ce qui in vitablement va g n rer des chevauchements des composantes spectrales la restitution les fr quences originalement l ext rieur de la bande du message nominal vont appara tre la sortie en grande partie sous la forme des fr quences les plus basses Ce ph nom ne de translation des fr quence vers le bas se produit chaque fois qu une composante de fr quence est sous chantillonn e C est dire fs 2Fm et ce ph nom ne est donn le nom descriptif de repliement Aliasing L effet de repliement est beaucoup plus grave que de mauvaises fr quences transmises par des filtres de reconstruction non id aux parce ne relevant pas de la bande du message alors que le repliement des composants peut entrer dans la bande du message Le Filtrage du message avant l chantilonnage et le cas ch ant l chantillonnage une fr quence bea
57. rreur met la masse les pattes 8 et 9 de U21 dans le modulateur PWM PPM Cet tage devient alors inop rant D faut 7 Un contact normalement ouvert de ce simulateur d erreur met la masse la patte 12 de U16 dans le r cepteur PCM Cette patte porte l un des bits de sorties du convertisseur S rie parall le ou les bits d entr es du convertisseur num rique analogique CNA La sortie du CNA est alors incorrecte D faut 8 Un contact normalement ouvert de ce simulateur d erreur met la masse l entr e du filtre du d modulateur Cet tage est alors incapable de faire passer le signal de l entr e vers la sortie C11 100p C4 220K P8 50K R2 15K V RANGE R10 680K 02 2 4576 E 5 3 P4 100K 10K LEVEL CU QO 2 4576 x LM3403 C12 100p 2269 Ad P7 50K uM 25 R3 15K V RANGE R11 680K A3 01 A4 62 c P3 100K 8 NE 10K LEVEL 7 05 A8 06 52 07 Mr C13 100p 3 11 U2 4020 A12 5 220K P6 50K R4 15K V RANGE PR us 1 c17 1N4148 TR 27C64 35V 19 7 P2 100K LEVEL U4 lt C10 10 35 TRIG C10 Rs i1gk 5598 P5 50K 9 LEVEL NOTE SYMBOL gt lt REPRESENTS A NORMALLY OPEN CONTACT FAULT SIMULATOR 43S1F32A FIG 32A 4351 SCHEMATIC DIAGRAM SHEET 1 OF
58. s sont en position OFF ouvert D faut 1 Un contact normalement ouvert de ce simulateur d erreur met la masse la ligne de porteuse de 9 6KHz travers une diode de protection Ce signal est utilis par le modulateur PWM PPM ainsi que le modulateur DELTA Cette simulation de panne rend ces tages inop rants D faut 2 Un contact normalement ouvert de ce simulateur d erreur met la masse travers une diode la patte 6 de U7 Cette patte est ligne de contr le de l un des commutateurs analogiques du multiplexeur PAM Le canal 1 du syst me PAM TDM est par cons quent interrompu du c t de la transmission D faut 3 Un contact normalement ouvert de ce simulateur d erreur met la masse le point de test du signal TRIGGER travers une diode En plus dans le but de rendre le trigger de l oscilloscope instable ce d faut fait en sorte que le signal du g n rateur de tonalit devient irr gulier car la ligne d adresse A10 du g n rateur EPROM est bloqu e un niveau bas D faut 4 Un contact normalement ouvert de ce simulateur d erreur met la masse le contact curseur de P1 contr le de niveau du g n rateur de tonalit de 150Hz D faut 5 Un contact normalement ouvert de ce simulateur d erreur met la masse l entr e de donn e DATA de U24 la bascule du modulateur DELTA Aucun signal modul ne quitte cet tage D faut 6 Un contact normalement ouvert de ce simulateur d e
59. t l augmentation de la taille du pas de quantification augmente l erreur de quantification savoir l approximation par pas de la fonction devient tr s mauvaise quand la taille du pas augmente Ceci est particulierement vident pendant les p riodes o la fonction est presque constante La figure 17 montre les cons quences d un mauvais choix de la taille du pas Comme dans le cas de la PCM l op ration de quantification introduit un terme erreur de qui ne peut tre annul par traitement au niveau du r cepteur La diff rence entre la fonction de quantification approximation en escalier et le message d origine est d fini comme le bruit de quantification FIG 13 B43S1F13 EXAMPLE OF QUANTIZ ED SIGNAL FOR D ELTA MODULATION SAMPLE ds X t ol o a DM COMPARATOR STEP a lt b ibe b STAIRCASE GENERATOR Y y m FIG 14 DELTA MODULATOR B43S1F14 COMPARATOR i Od Ra MEE se lt INTEGRATOR E FIG 15 RNOTHER TYPE OF DELTR MODULRTOR B43S1F15 STRIRCASE GENERATOR DM FIG 16 DELTA DEMODULRTOR B43S1F16 QUANTIZED a QUANTIZED CAD CB FIG 17 IMPORTANCE OF PROPER STEP SIZE A gt STEPS TOU SMALL CB STEPS TOO LARGE B43S1F17
60. tre quart de cycle de retard Notez que chaque amplificateur est utilis pendant 25 du temps Les quatre signaux PAM sont additionn s lin airement dans le sommateur amplificateur qui a un signal de sortie correspondant la somme par partage de temps des tensions de la Fig 7 La gamme de fr quence de sortie contient toutes les fr quences entre 300 Hz et 3 kHz et la fr quence du signal d activation des commutateurs de 8x4 32 kHz Reconstitution d une transmission TDM Quand un signal TDM est transport sur un c ble r seau vers le r cepteur il doit tre accompagn par les informations de synchronisation pour permettre au r cepteur de r attribuer correctement les informations de chaque cr neau temporel au canal correspondant Page 20 sur 79 Les informations requises sont constitu de la synchronisation trame et de la synchronisation des cr neaux temporels Le premier informe le r cepteur du d but de chaque nouvelle trame la deuxi me de chaque nouveau cr neau temporel canal dans la trame Dans les premiers syst mes cette information a t transport la place d un canal vocal pour bien transporter l information de synchronisation trame Association des canaux de signalisation tandis que dans les autres syst mes l information de synchronisation est int gr dans les donn es signalisation canal par canal Dans la plupart des syst mes modernes linformation de synchronisation et les autres signaux
61. ucoup plus grande que le taux nominal de Nyquist emp che le repliement Une autre cause importante de distorsion dans les syst mes d chantillonnage li au ph nom ne de repliement est que la premi re condition du th or me de Shannon ne peut tre satisfaite dans la pratique puisque les syst mes r els fonctionnent avec des impulsions d chantillonnage de courtes dur es mais non nulles Cela signifie que le spectre du signal chantillonn sera diff rent de cas id al de la Fig 2B En particulier des pics apparaissent dans l enveloppe en forme de cloche originale du spectre des amplitudes Si n cessaire r viser les manuels scolaires portant sur la th orie des spectres de Fourier pour diff rentes largeurs de train d impulsions pour comprendre cela Les pics se chevauchent et g n rent un crasement excessif des composantes lors de la reconstruction avec un processus similaire au repliement En d autres termes on peut dire que les signaux carr es utilis s pour l chantilonnage contiennent des harmoniques qui interf rent avec le signal chantilonn produisant des basses fr quences ind sirables Page 12 sur 79 3 Modulation par impulsions Analogique PAM PWM et PPM Si message est correctement d crit par ses valeurs d chantillons il peut tre transmis par modulation d impulsions analogiques dans lequel les valeurs des chantillons sont directement modul es dans un train d impulsions p riodiques
62. ultiplexage dans le temps est connu sous le nom de multiplexage par r partition de temps TDM time division multiplexing Une autre distinction entre la modulation d impulsions et la modulation par onde porteuse est que l onde puls e contient une composante continue et Page 5 sur 79 des basses fr quences Une transmission efficace implique donc une seconde op ration savoir une modulation par onde porteuse afin de fournir une translation de fr quence compl te Dans cette optique la modulation d impulsions est une technique de traitement des messages plut t que de la modulation dans le sens habituel du terme En fait l utilisation la plus courante de la modulation d impulsions est le traitement de messages pour le multiplexage par r partition de temps TDM ll existe deux types de modulation d impulsions e analogiques tels que la modulation d amplitude par impulsion Pulse Amplitude Modulation La modulation de largeur d impulsions MLI PWM Pulse Width Modulation ou la modulation d impulsion en position PPM Pulse Position Modulation qui est bien des gards sont similaires la modulation lin aire e et La modulation par impulsions cod es ou digitales qui n a pas d quivalent en modulation par onde porteuse Pour les deux types de communication par impulsions l op ration cl est d extraire des valeurs des chantillons du message d onde Nous allons donc commencer nos rappels th oriques partir
63. ur de signal en escalier L int grateur produit une approximation en escalier du message original dans lequel chaque pas vers le haut ou vers le bas est le r sultat d une impulsion positive ou n gative Le d modulateur d un signal en modulation delta est un simple g n rateur en escalier ou int grateur Si un 1 est recu le signal en escalier augmente positivement d un pas Si un O est recu le signal en escalier d cr mente n gativement d un pas Un filtre passe bas qui lisse la sortie en escalier en une fonction continue suit habituellement le g n rateur Ceci est illustr dans la Fig 16 cl d une utilisation efficace de la modulation delta est le choix intelligent de deux param tres taille du pas et p riode d chantillonnage Ces derniers doivent tre choisis de telle sorte que le signal ne puisse pas changer trop vite pour les pas pour une poursuite pr cise Si les pas ne peuvent pas suivre les changements dans le signal il se produit une surcharge tant donn que le signal a une fr quence de coupure sup rieure d finie nous savons quel est le taux le plus rapide au quel il peut changer Toutefois pour tenir compte du changement le plus rapide possible dans le signal la fr quence d chantilonnage et ou la taille du pas doit tre augment L augmentation de la fr quence d chantilonnage de la modulation Delta cod du signal n cessitera une bande passante plus large pour la transmission D autre par
64. xage des signaux PWM et PPM Le but initial de PAM est de conserver la puissance dissip e dans les amplificateurs basse fr quence L utilisation d un faible rapport cyclique des impulsions dans un syst me PAM l amplificateur et syst me ne fonctionne pas par exemple pendant 5 du temps est souhaitable que l amplificateur travaille pendant les 25 dur e de l impulsion mais galement souhaitable de permettre au syst me d ex cuter d autres fonctions pendant les 75 du temps restant Cette application est appel e multiplexage par partage de temps ou r partition de temps en anglais TDM time division multiplexing Le systeme de multiplexage de la Fig 6 autorise le transport de quatre signaux PAM sur une seule paire de fils en m me temps sans interf rences et sans augmenter la bande de fr quences au del de celles des messages individuels Chacun des quatre signaux de la Fig 6 contient toutes les fr quences entre 300 Hz et 3 kHz en tant que telle la figure peut tre la repr sentation de quatre conversations t l phoniques L horloge g n rant les impulsions de sortie est un signal carr e de 8KHz et rapport cyclique de 25 et est utilis pour l activation de un commutateur lectronique analogique La m me impulsion de commande est retard e de 90 un quart de cycle et est utilis e pour activer l interrupteur Q2 est encore retard de 90 180 au total pour activer T3 et TA est ferm apr s un au
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