Xung điều chế (PM) là một loại điều chế trong đó tín hiệu được truyền ở dạng xung. Trong loại điều chế này, các tín hiệu liên tục được lấy mẫu ở các khoảng thời gian bình thường, vì vậy kỹ thuật điều chế này được sử dụng để truyền thông tin tương tự. Điều chế xung được phân thành hai loại điều chế tương tự và điều chế kỹ thuật số . Điều chế tương tự được phân loại thành ba loại PAM, PWM và PPM trong khi điều chế kỹ thuật số được phân loại thành mã xung và điều chế delta. Vì vậy, bài viết này thảo luận về tổng quan về một trong các loại điều chế xung cụ thể là – điều chế vị trí xung lý thuyết hoặc PPM.
Điều chế vị trí xung là gì?
Điều chế vị trí xung là một loại điều chế tương tự cho phép thay đổi vị trí của các xung dựa trên biên độ của tín hiệu điều chế được lấy mẫu được gọi là PPM hoặc Điều chế vị trí xung. Trong loại điều chế này, biên độ & độ rộng của các xung được giữ ổn định & vị trí của các xung chỉ khác nhau.
Kỹ thuật PPM cho phép máy tính truyền dữ liệu bằng cách đo thời gian cần thiết để mỗi gói dữ liệu đến được máy tính. So thường được sử dụng trong truyền thông quang nơi có nhiễu đa đường nhỏ. Điều chế này hoàn toàn truyền tín hiệu kỹ thuật số và không thể được sử dụng bởi các hệ thống tương tự. Nó truyền dữ liệu đơn giản không hiệu quả trong khi truyền tệp.
Để biết thêm về sự khác biệt giữa PPM, PWM và PAM bấm vào đây
Sơ đồ khối điều chế vị trí xung
Sơ đồ khối điều chế vị trí xung được hiển thị bên dưới để tạo tín hiệu PPM. Chúng ta biết rằng tín hiệu điều chế vị trí xung dễ dàng được tạo ra bằng cách sử dụng tín hiệu PWM. Vì vậy, ở đây tại o/p của bộ so sánh, chúng tôi đã giả sử rằng tín hiệu PWM đã được tạo và bây giờ chúng tôi phải tạo tín hiệu PPM.
Trong sơ đồ khối trên, tín hiệu PAM được tạo ra một lần từ bộ điều chế và hơn nữa, tín hiệu này được xử lý tại bộ so sánh để tạo ra tín hiệu PWM. Sau đó, đầu ra của bộ so sánh được cấp cho một bộ đa hài đơn ổn định được kích hoạt cạnh âm. Do đó, với cạnh sau của tín hiệu PWM, đầu ra của ổn định đơn sẽ tăng cao.
Do đó, một xung của tín hiệu PPM bắt đầu bằng cạnh sau của tín hiệu PWM. Ở đây, cần lưu ý rằng thời lượng đầu ra cao chủ yếu phụ thuộc vào các thành phần RC của bộ đa hài. Vì vậy, đây là lý do chính tại sao đạt được xung độ rộng ổn định trong trường hợp tín hiệu PPM.
Cạnh sau của tín hiệu PWM dịch chuyển qua tín hiệu điều chế, do đó, với sự dịch chuyển này, các xung của PPM sẽ hiển thị các dịch chuyển trong vị trí của nó. Biểu diễn dạng sóng của tín hiệu PPM được hiển thị bên dưới.
Trong dạng sóng điều chế vị trí xung ở trên, dạng sóng đầu tiên là tín hiệu thông báo, tín hiệu thứ hai là tín hiệu sóng mang và tín hiệu thứ ba là tín hiệu PWM. Tín hiệu này được coi là tham chiếu cho việc tạo tín hiệu PPM như trong sơ đồ cuối cùng. Trong các dạng sóng trên, chúng ta có thể nhận thấy rằng điểm cuối của xung PWM cũng như điểm bắt đầu của xung PPM trùng nhau, được thể hiện bằng đường chấm chấm.
Phát hiện điều chế vị trí xung
Việc phát hiện sơ đồ khối điều chế vị trí xung được hiển thị bên dưới. Trong sơ đồ khối sau, chúng ta có thể quan sát thấy rằng nó bao gồm một bộ tạo xung, SR FF, bộ tạo xung tham chiếu & bộ giải điều chế PWM.
Tín hiệu PPM được truyền từ mạch điều chế sẽ bị biến dạng cùng với nhiễu trong suốt quá trình truyền. Vì vậy, tín hiệu bị méo này sẽ đến mạch giải điều chế. Bộ tạo xung được sử dụng trong mạch này sẽ tạo ra dạng sóng xung có thời lượng cố định. Dạng sóng này được cung cấp cho chân đặt lại của SR FF. Bộ tạo xung tham chiếu tạo ra một xung tham chiếu có chu kỳ cố định sau khi tín hiệu PPM truyền đi được cấp cho nó. Vì vậy, xung tham chiếu này được sử dụng để đặt SR FF. Ở đầu ra của FF, các tín hiệu set & reset này sẽ tạo ra tín hiệu PWM. Hơn nữa, tín hiệu này được xử lý để đưa ra tín hiệu tin nhắn ban đầu.
Điều chế vị trí xung hoạt động như thế nào?
Điều chế vị trí xung (PPM) hoạt động đơn giản bằng cách truyền các xung điện, quang hoặc điện từ đến máy tính/thiết bị khác để truyền dữ liệu đơn giản. Vì vậy, nó cần cả hai thiết bị được phối hợp với một đồng hồ tương tự để nó giải mã dữ liệu dựa trên thời điểm các xung được phát. Ngoài ra, một dạng PPM khác được gọi là điều chế vị trí xung vi sai cho phép tất cả các tín hiệu được mã hóa tùy thuộc vào sự khác nhau giữa các lần phát sóng. Điều này có nghĩa là thiết bị nhận chỉ phải giám sát sự khác nhau về thời gian đến để giải mã đường truyền.
Mạch điều chế vị trí xung
Nói chung trong PPM, biên độ và độ rộng của các xung được giữ ổn định trong khi sự sắp xếp của mọi xung có tham chiếu đến vị trí xung tham chiếu được sửa đổi dựa trên giá trị lấy mẫu tức thì của tín hiệu điều biến. Sơ đồ mạch điều chế vị trí xung với bộ định thời 555 được hiển thị bên dưới.
Mạch này có thể được xây dựng với các thành phần điện tử khác nhau như IC hẹn giờ 555 , điện trở R1 và R2, tụ điện như C2 & C3, và điốt D1. Cung cấp các kết nối theo mạch được đưa ra dưới đây.
Về cơ bản, các IC 555 là một IC nguyên khối có sẵn trong gói DIP 8 chân. Nó được sử dụng trong nhiều ứng dụng được sử dụng như một máy đa rung ổn định và bộ rung đa năng ổn định để tạo ra sóng tam giác, sóng vuông v.v... Vì vậy, việc tạo ra PPM cũng được coi là một trong những ứng dụng của IC 555.
Hãy xem tín hiệu PPM được tạo ra như thế nào bằng cách sử dụng mạch PPM ở trên với IC 555. Đối với một thế hệ xung PWM và xung PPM, bộ định thời 555 hoạt động ở chế độ đơn ổn định. Chế độ đơn ổn định là một trong những chế độ của bộ đa hài. Bộ đa dao động nói chung là các mạch điện tử không có một hoặc hai trạng thái ổn định. Dựa trên các trạng thái ổn định, có ba loại bộ đa hài ổn định, ổn định kép và đơn ổn định.
Xung PWM đầu vào được áp dụng cho chân 2 của 555 đầu vào được kích hoạt giống như IC thông qua mạng bộ phân biệt được hình thành bởi đi-ốt D1, điện trở R và tụ điện C1. Lúc này dựa vào đầu vào nhận được ở chân 2, đầu ra sẽ nhận được ở chân 3 của IC định thời 555. Đầu ra sẽ duy trì ở mức cao trong khoảng thời gian do điện trở R2 và C2 quyết định sao cho độ rộng và biên độ của mỗi xung không đổi và chúng ta sẽ nhận được tín hiệu PPM ở đầu ra.
Theo cách này, IC hẹn giờ 555 được sử dụng để tạo tín hiệu PPM.
Thuận lợi
Các ưu điểm của điều chế vị trí xung bao gồm những điều sau đây.
- PPM có hiệu quả năng lượng cao nhất so với các điều chế khác.
- Điều chế này có nhiễu biên độ kém ổn định hơn.
- Điều chế này tách tín hiệu dễ dàng khỏi tín hiệu nhiễu.
- Nó cần ít năng lượng hơn so với PAM.
- Tách tín hiệu & nhiễu cực kỳ đơn giản
- Nó có công suất phát liên tục.
- Kỹ thuật này đơn giản để phân chia tín hiệu khỏi tín hiệu nhiễu.
- Nó cần cực kỳ ít năng lượng hơn so với PAM & PDM do biên độ và xung thời gian ngắn.
- Loại bỏ và tách nhiễu dễ dàng cực kỳ dễ dàng trong loại điều chế này.
- Việc sử dụng năng lượng cũng cực kỳ thấp so với các điều chế khác do biên độ và độ rộng xung ổn định.
- PPM chỉ giao tiếp các lệnh đơn giản từ Tx đến Rx, do đó, nó thường được sử dụng trong các ứng dụng nhẹ do yêu cầu hệ thống thấp.
Nhược điểm
Các nhược điểm của điều chế vị trí xung bao gồm những điều sau đây.
- PPM rất phức tạp.
- Nó cần nhiều băng thông hơn để truyền so với PAM.
- Nó cực kỳ nhạy cảm với nhiễu đa đường như tiếng vang có thể làm nhiễu quá trình truyền bằng cách thay đổi sự khác biệt về thời gian đến của mọi tín hiệu.
- Đồng bộ hóa là cần thiết giữa máy phát và máy thu, điều này không khả thi mỗi lần và chúng tôi yêu cầu một kênh dành riêng cho nó.
- Các thiết bị đặc biệt được yêu cầu cho loại điều chế này.
Các ứng dụng
Các ứng dụng của điều chế vị trí xung bao gồm những điều sau đây.
- PPM chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống viễn thông và hệ thống kiểm soát không lưu.
- Điều chế này được sử dụng trong điều khiển vô tuyến, hệ thống liên lạc quang học và các ứng dụng quân sự.
- Kỹ thuật này được sử dụng trong máy bay, ô tô điều khiển từ xa, tàu hỏa, v.v.
- PPM được sử dụng để phát hiện không nhất quán ở bất cứ nơi nào người nhận không yêu cầu bất kỳ Vòng khóa pha hoặc PLL để theo dõi giai đoạn của người vận chuyển.
- Nó được sử dụng trong giao tiếp RF (tần số vô tuyến).
- Nó cũng được sử dụng trong thẻ thông minh tần số cao, không tiếp xúc, thẻ ID tần số vô tuyến, v.v.
Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về điều chế vị trí xung - làm việc và các ứng dụng của nó. Đây là một câu hỏi cho bạn, những gì là PWM ?
