Tema: PCM diferencial y modulación delta.

Sistemas de comunicación II. Guía 2 1
Facultad: Ingeniería
Escuela: Electrónica
Asignatura: Sistemas de comunicación II
Tema: PCM diferencial y modulación delta.
Contenidos
Modulación por amplitud de pulso en función del tiempo
Modulación por amplitud de pulso en función de la frecuencia
Objetivos Específicos
Analizar el funcionamiento de un codificador y de un decodificador PCM diferencial.
Describir el funcionamiento de un modulador DELTA y sus ventajas y desventajas.
Analizar las formas de onda de las señales.
Realizar un ejemplo de la transmisión de la voz.
Materiales y Equipo
Módulo T20B
Módulo T20C
Generador de baja frecuencia
Fuente de alimentación de +12 y –12V Vcc
Osciloscopio.
Procedimiento
Modulación PCM Diferencial.
Bibliografía
Codificación PCM diferencial.
Guía
1
1. Utilizando
el modulo T20B, predisponer el sistema a una frecuencia de muestreo de 8 KHz
(sección SAMPLING)
2. Suministrar la alimentación de +12 y -12 v
3. Tomar de TP39 una señal en diente de sierra de 2 Vpp de amplitud y aplicarla a TP19.
4. Mantener una sonda del osciloscopio conectada a TP19 (señal de entrada) y desplazar la
segunda sonda en los puntos siguientes (grafique o tome fotos a cada una de ellas):
• TP20: señal reconstruida en base al valor muestreado anterior;
• TP21: señal diferencia entre el valor actual y el valor reconstruido en base a la muestra
anterior.
• TP23: señal diferencia muestreada a enviarse al convertidor A/D;
• TP24: señal reconvertida en analógica.
• TP25: señal muestreada, enviada al integrador de reconstrucción sucesiva.
2 Sistemas de comunicación II. Guía 2
5. Analizar ahora las formas de onda en TP19 , TP22 (impulso de sincronismo de trama), TP27
(salida Pcm), TP26 (clock de bit) y observar que:
• Entre dos impulsos de sincronismo sucesivos hay 6 bits PCM;
• Cada bit tiene la duración del periodo de clock de bit;
• Las configuraciones de bits son prácticamente las mismas durante la parte ascendente de
la rampa.
Decodificador PCM diferencial
6. Predisponer el sistema de la manera siguiente:
• Frecuencia de muestreo: 8 KHz (sección SAMPLING)
• conectar TP27 a TP28 y TP35 a TP36.
7. Tomar de TP39 una señal en diente de sierra de 2 Vpp de amplitud y aplicarla a TP19.
8. Mantener una sonda del osciloscopio conectada a TP19 (señal de entrada) y desplazar la
segunda sonda en los puntos siguientes:
• TP29: representación numérica de la señal PCM diferencial;
• TP32: señal diferencia en forma analógica (salvo imprecisiones debidas al proceso
de conversión A/D en transmisión, resulta igual a la señal detectada en TP23);
• TP34: señal muestreada, enviada al integrador de reconstrucción sucesiva;
• TP35: salida del integrador, correspondiente a la señal inicial reconstruida mediante
integraciones sucesivas;
• TP37: salida del filtro de paso bajo a 3.4 KHz, que suprime a la señal reconstruida
el ripple solapado a la señal original.
Transmisión de la voz Sobre el sistema PCM diferencial.
9. Insertar la línea (100 KHZ) en la conexión (conectar TP27 a TP56 y TP57 a TP28).
10. Conectar el micrófono entre TP2 y masa, poner LEVEL del TX FILTER en posición intermedia
y conectar TP3 a TP19. Conectar el altavoz (auricular) a TP37.
11. Escuchar la señal recibida al variar el nivel del ruido y la atenuación de la línea.
Modulación delta.
Generador de reloj.
12. Alimentar el modulo T20C a ±12 Vcc.
13. Conectar el osciloscopio a TP1, en donde está presente la señal rectangular utilizada como
clock por el modulador y el demodulador: se observa una forma de onda rectangular. de
amplitud 0/12 V.
14. Variar RV1 y observar la variación de frecuencia de la señal: se obtienen frecuencias
comprendidas entre 16 y 32 KHz aproximadamente.
Sistemas de comunicación II. Guía 2 3
Generador de señal audio síncrono.
La señal de clock se divide entre 32 y luego se filtra. Se obtiene de esta manera una señal
sinusoidal utilizable como señal audio para el modulador.
Esta señal está sincronizada con la señal de clock y por lo tanto resultará fácil obtener en el
osciloscopio las formas de onda estables, en las medidas que serán ejecutadas en el modulador.
15. Para verificar el funcionamiento del generador de la señal de audio, efectuar las operaciones
siguientes:
• Conectar las sondas del osciloscopio en TP1 y TP2.
• Verificar que la frecuencia en TP2 sea 1/32 de la frecuencia medida en TPI.
• Insertar el puente 2-3 y conectar las dos sondas a TP3 y TP4 (AUDIO OUT). En
TP4 se tiene una señal sinusoidal, de amplitud regulable a través de RV2.
• Observar que la amplitud de la señal sinusoidal aumenta al disminuir la frecuencia
de clock. Explicar la razón.___________________________________________
Modulación Delta Lineal
16. Conectar TP4 (ANALOG OUT) a TP5 (ANALOG IN).
17. Ajustar lo siguiente:
- Desviador SW1 en la posición LINEAR.
- RV4 (GAIN) casi al mínimo (segunda muesca).
-
Rv3 (steap size) al máximo
RV1 en 32 KHz.
18. Conectar el osciloscopio a TP5: regular Rv2 de modo que se obtenga una señal de
aproximadamente 150 mVpp.
19. Conectar la segunda sonda del osciloscopio a TP6 (salida del integrador del modulador
delta).
Si la sincronización del osciloscopio resulta difícil, ajustar levemente RV2 hasta que la
presentación de las dos formas de onda, estén sincronizadas.
20. En la salida del integrador (TP6) se encuentra la señal que aproxima la señal analógica de
entrada: la misma se obtiene integrando la forma de onda rectangular que constituye el
resultado de la modulación delta.
21. Con el osciloscopio, analice las señales siguientes:
(TP5) La señal analógica de entrada al modulador.
(TP7) La salida digital del modulador.
(TP6)La señal obtenida mediante integración de la salida digital del modulador.
Observe que cuando la señal de rampas sobrepasa la señal analógica, la salida digital se
pone alta, mientras que se pone baja cuando la señal de rampas es inferior a la señal
analógica. Además, La comparación entre la señal analógica y la señal de rampas se realiza
en correspondencia del frente negativo de la señal de clock.
22. Coloque nuevamente las puntas del osciloscopio en TP5 y en TP6, luego aumente la
amplitud de la señal analógica de entrada hasta alrededor de 500 mVpp. ¿Logra La señal del
integrador, seguir la señal analógica de entrada por medio de rampas?
4 Sistemas de comunicación II. Guía 2
23. Aumentar aún más la amplitud de la señal de entrada (llevarla hasta alrededor de 600 mvpp)
y verificar que el integrador ya no logra seguir con una señal de rampas la serial analógica
de entrada. Ajuste nuevamente la amplitud de la señal de entrada a 40mVpp.
Demodulador Delta Lineal.
24. Predisponer el modulador y el demodulador en funcionamiento lineal.
25. Conectar TP7 a TP10 (DM OUT con DM IN).
26. Colocar Rv3 (STEP SIZE) y Rv4 (GAIN) en el mínimo.
27. Conecte el osciloscopio a TP6 y TP11. Ajustar de manera fina el GAIN (Rv4), de modo que se
obtenga las formas de onda relativas a las señales analógicas reconstruidas. La primera se
refiere al proceso de modulación, la segunda constituye la señal recibida propiamente dicha.
Las dos señales son idénticas, la única diferencia es el retardo de 1 periodo de clock de la
señal de recepción con respecto a la de transmisión.
Modulación Delta Adaptativa (Continuously Variable Delta Modulation)
28. Coloque el desviador SW1 en la posición "CVSD".
29. Coloque RV3 (STEP SIZE) y Rv4 (GAIN) al máximo, RV1 en 32 KHz.
30. Conectar el osciloscopio a TP5 y regular Rv2 para obtener una señal de alrededor de 500
mVpp.
31. Conecte la segunda sonda a TP6 y observar que la señal de rampas logra seguir la señal
analógica.
32. Poner el conmutador SW1 en la posición 'LINEAR" y observar que la señal de rampas no
logra seguir la señal analógica, sino que se reduce a una señal triangular.
33. Coloque nuevamente el conmutador en la posición “CVSD” y anotar la amplitud del escalón
de la rampa (alrededor de 100 mv).__________.
34. Aumente la señal analógica hasta alrededor de 1 Vpp y verificar el aumento de la amplitud
del escalón (alrededor de 150 mv): ello se debe al aumento de la ganancia del integrador,
provocado por el filtro silábico.___________.
35. Conectar el osciloscopio a TP7 y TP8. En TP7 se tiene la señal digital generada por la
modulación Delta, en TP8 se observa la presencia de un impulso negativo cada vez que la
salida del modulador se mantiene alta o baja por lo menos por tres bits. Estos impulsos son
integrados por el filtro silábico y la tensión continua obtenida varía la ganancia del integrador
y por consiguiente la pendiente de la rampa.
Demodulador Delta Adaptativo (CVSD)
36. Predisponer el modulador y el demodulador para funcionamiento “'CVSD”.
Sistemas de comunicación II. Guía 2 5
37. Realizar las pruebas, aumentando la amplitud de la señal analógica de entrada en el
modulador y verificando que la modulación y la demodulación correcta se pueden realizar
sólo en funcionamiento CVSD.
38. Conectar el osciloscopio a TP8 Y TP14, y observar que los impulsos son los mismos (el del
demodulador está retardado de un periodo de clock respecto al del modulador).
39. Conectar el osciloscopio a TP14 y TP1O, luego observar que en TP14 se tiene un impulso
para cada grupo de 3 bits consecutivos a nivel alto o a nivel bajo en la señal delta entrante
al demodulador.
• Filtrado de la señal reconstruida
40. Predisponer el circuito como en el apartado anterior.
41. Insertar el puente TP11-Tp12 y conectar el osciloscopio a TPI2 y TP13 (entrada y salida del
filtro de recepción). En TP12 está presente la señal analógica aproximada por una sucesi6n
de rampas; tras el filtrado, en TP13 se detecta la señal limpia de las componentes de
frecuencia de clock.
42. Conectar el osciloscopio a TP5 (ANALOG IN) y TP13 (ANALOG OUT): aparecen las dos
formas de onda relativas a las sinusoides de entrada y salida de la conexión.
43. Regular RV9 (LEVEL del filtro de recepción) de modo que se obtenga la misma amplitud para
la señal analógica de entrada (TP5) y de salida (TP13) de la conexión.
•
Ruido de cuantificación.
El ruido de cuantificación se puede visualizar mediante un osciloscopio capaz de efectuar la
diferencia entre las señales aplicadas a sus dos entradas. Efectuar las operaciones siguientes:
44. Predisponer el modulador en modo 'CVSD".
45. Conectar TP4 a "ANALOG IN" y ajustar Rv2 para obtener una señal analógica de alrededor
de 500 mvpp.
46. Conectar el canal X del osciloscopio a TP4 y el canal Y a TP6.
47. Regular de la misma manera la definición vertical de los canales X y Y del osciloscopio y
superponer las dos trazas.
48. Efectuar mediante el osciloscopio, la función diferencia. El resultado correspondiente a la
diferencia entre la señal analógica y la señal que se aproxima (ruido de cuantificación).
•
Transmisión de la voz
49. Utilizar la señal de micrófono como señal moduladora (conectar el micrófono a las terminales
MIC) y conectar el altavoz (auricular) a salida del filtro de recepción (TP13, ANALOG OUT).
50. Escuchar la señal recibida al variar las condiciones siguientes;
• frecuencia del clock (girar Rv2)
• modulación CVSD o LINEAR.
51. Desconecte el equipo y apague la fuente.
6 Sistemas de comunicación II. Guía 2
Análisis de resultados
Guía
3 el diagrama de bloques de un modulador PCM diferencial.
1. Dibujar
2. La entrada de un modulador Delta Lineal es s(t)=0.01t, la frecuencia de clock es 20 Hz y la
Guíaamplitud
4
de la rampa es 2 mv. Dibujar las formas de onda Δ(t) y S(t).
3. ¿Cuál es la definición de "ruido de cuantificación" y de "sobrecarga de pendiente”?
fía
4. Describir el funcionamiento de un modulador Delta Sigma.
5. ¿Cuál es la ventaja de la modulación Delta Adaptativa con respecto a la modulación Delta
Lineal?
Bibliografía
• Digital Communications. Volumen 2. PCM. Lab-Volt.
Guía 3
• Student Trainer MPT/EV “Modulación Delta Lineal y Adaptativa”.
Guía 4
fía
Sistemas de comunicación II. Guía 2 7
Hoja de cotejo:
Docente:
Guía 1: PCM diferencial y modulación delta.
Máquina No:
1
1
MáquinaGL:
No:
Alumno:
Tema: Presentación del programa
Alumno:
Docente:
Máquinaa No: Fecha:
GL:
Docente:
GL:
EVALUACION
%
CONOCIMIENTO
Del
20
al
30%
APLICACIÓN
DEL
CONOCIMIENTO
Del
40%
al
60%
1-4
5-7
8-10
Conocimiento
deficiente
de los
fundamentos
teóricos
Conocimiento
y explicación
incompleta de
los
fundamentos
teóricos
Conocimiento
completo y
explicación
clara de los
fundamentos
teóricos
No tiene
actitud
proactiva.
Actitud
propositiva y
con
propuestas no
aplicables al
contenido de
la guía.
Tiene actitud
proactiva y
sus
propuestas
son
concretas.
ACTITUD
Del
15%
al
30%
TOTAL
100%
Nota