авач дельта модулятора складається з системи зі зворотним зв'язком з двома модулями суматора, аналогового компаратора (4) з бібліотеки «Logic Library», двох модулів «Sample і Hold» (5,6), модуля инвертирования сигналу «Negate» (10) і модулів формування послідовності імпульсів «Pulse Train» (0,1). Частота дискретизації встановлюється в 100 кГц.
Малюнок 3.6 - Модель дельта модулятора, що використовує ступінчасту апроксимацію
Передавач DM обробляє вибірки аналогового сигналу повідомлення mi, як показано (см.рисунок 3.6) і приведено в рівнянні 3.12.
Тут, ei - помилка сигналу, яка є різницею між значенням вибірки аналогового сигналу mi і миттєвим попереднім значенням виходу акумулятора передавача дельта модулятора qi - 1. Значення виходу акумулятора передавача дельта модулятора qi оновлюється сумою миттєвого попереднього значення виходу qi - 1 і значення рівня ступені ± ?, де знак функції сигналу помилки sgn (ei)=± 1.
Вихід аналогового компаратора (4) відповідає рівню ступені квантування ±? V=± 1 mV, вхід встановлюється в 0V (незв'язаний). Модуль «Sample і Hold» є виходом акумулятора. Інша пара модулів «Sample і Hold» забезпечує оновлення переданого сигналу через період проходження імпульсів Ts=50? Sec, а не через системний час моделювання System Time Tsystem=10? Sec в даному випадку. Генератор послідовності імпульсів має наступні паіраметри: амплітуда A=1V, частота fo=20 kHz, ширина імпульсу? =10? Sec, 0 ° фазовий і 0V амплітуднoе зсув. Установка ширини імпульсу, рівної Tsystem дозволяє ефективно здійснювати імпульсну вибірку.
На малюнку 3.7 не показаний канал передачі. Канал передачи з АГБШ може бути доданий для більш повного уявлення системи передачі з дельта модулятором, але довільні бітові помилки впливають тільки на акумулятор своїм значенням ±? V.
Приймач дельта модулятора складається з суматора, формувача імпульсів і модуля «Sample і Hold» як акумулятора, який відновлює сигнал аналогового повідомлення, як показано в рівнянні 3.13.
Тут oi - 1 миттєве попереднє значення на виході акумулятора приймача і ±? рівень ступені квантування. Параметри формувача імпульсів приймача ті ж самі, що і у передавача.
Максимальна значення миттєвої похідною синусоїди з частотою 2 Hz і амплітудою 1V становить 4? =12.56 V/sec. З рівняння 2.61, відношення рівня ступені квантування? до часу проходження символу Ts тут становить 1 мВ/50? sec=20 V/sec, і перевантаження по крутизні тут немає. Рівень ступені квантування 1 мВ увазі, що шум дроблення становить ± 1 мВ, або тільки 0.1% від 1V пікового значення синусоїдального сигналу.
На малюнку 3.7 показана різниця між вхідним сигналом аналогового повідомлення і відновленим сигналом в масштабі 0.5 mV/div за дві секунди моделювання. Помилка відновлення тут не перевищує ± 1.5 mV.
Малюнок 3.7 -помилки відновлення сигналу після дельта модулятора
Малюнок 3.8- Синусоїдальний вхідний сигнал, накладений на ступінчасту апроксимацію
Перевантаження по крутизні можна показати, встановлюючи частоту аналогового сигналу повідомлення в 10 Гц, з максимальною крутизною характеристики 20? =62.82 V/sec, яка більше ніж системний параметр дельта-модулятора 20 V/sec.
За результатами моделювання здійсните накладення вхідного синусоїдального сигналу з частотою 10 Гц на вихідний ступінчастий сигнал дельта-модулятора. Переконайтеся в наявності перевантаження по крутизні.
Шум дроблення може бути показаний при подачі вхідної напруги рівного 0 V. Подайте на вхід дельта модулятора сигнал постійного рівня. Переконайтеся в наявності шуму дроблення. Визначте за графіком вихідного сигналу дельта модулятора частоту проходження імпульсів, відповідних шуму дроблення і їх амплітуду.
Для використаної моделі системний бітовий потік дельта-модулятора тут становить 1 передаваний біт з частотою 20kHz або 20 kb/sec.
Еквівалентна вихідна швидкість бітового потоку для низькочастотної цифрової системи зв'язку може бути оцінена виходячи з параметрів дельта-модулятора. Рівень ступені ДМ становить ± 1 мілівольт. У сигналу аналогового повідомлення амплітуда ± 1 V (діапазон 2 V). Для представлення вихідного сигналу з тим же кроком квантування АЦП потрібні 11 бітів дозволу (211=2048? 2V/1 mV=2000). Розумний рівень частоти вибірки для того, щоб точно визначити синусоїду з частотою 2 Гц був би близько 200 Гц, і получающаяся швидкість передачі даних в 11 біт на вибірку становить тільки 2.2 КБ/секунди. Вигода використання дельта модулятора полягає в тому, що ДМ вимагає дуже простого обладнання, а не аналого-цифрових і цифро-аналогових перетворювачів для вихідного перетворення аналогового сигналу.
Контрольні питання
. Що таке дискретизація?
. Що таке квантування?
2. Поясніть призначення елементів схеми і вид отриманих сигна...
