Modulacin por ancho de pulso (PWM)

Modulacin por ancho de pulso (PWM) (pulse width modulation) de una seal o fuente de energaes una tcnica en la que se modifica el ciclo de trabajo (D) de una seal peridica (una sinusoidal o cuadrada), ya sea para transmitir informacin a travs de un canal de comunicaciones o para controlar la cantidad de energa que se enva a una carga.

El ciclo de trabajo de una seal peridica es el ancho relativo de su parte positiva en relacin con el perodo. Expresado matemticamente: D: es el ciclo de trabajo. : es el tiempo en que la funcin es positiva (ancho del pulso). T: es el perodo de la funcin.

La construccin tpica de un circuito PWM se lleva a cabo mediante un comparador con dos entradas y una salida. Una de las entradas se conecta a un oscilador de onda dientes de sierra, mientras que la otra queda disponible para la seal moduladora. En la salida la frecuencia es generalmente igual a la de la seal dientes de sierra, y el ciclo de trabajo est en funcin de la portadora.

Algunos parmetros importantes de un PWM son:

La relacin de amplitudes entre la seal portadora y la moduladora, siendo recomendable que la ltima no supere el valor pico de la portadora y est centrada en el valor medio de sta. La relacin de frecuencias, donde en general se recomienda que la relacin entre la frecuencia de la portadora y la de seal sea de 10 a 1.

Preinforme todos los grupos:Disear un pwm con dos IC 555 e inversin de giro con puente H y simularlo en Proteus

El primer circuito es un multivibrador astable o generador de tren de pulsos. La salida de este circuito dispara un pulso que va al circuito del monoestable que es el que ajusta el ancho del pulso o el modulador. El circuito produce un ciclo de trabajo (D) en el rango de aproximadamente 0,3% a 97%. El circuito de potencia del PWM hacia la carga es un transistor TIP31C (3A, 100V, 40W).

La etapa para la inversin de giro, se muestra en el siguiente circuito. Los TIPs con complementarios.

Con este proyecto se puede controlar La velocidad y giro de un motor DC. El control se logra con el potencimetro de la seal moduladora (resistencia variable).

SPWM

otrosTipos de ModulacinPCM ConvencionalCon PCM convencional, cada cdigo es una representacin binaria de signo y magnitud de una muestra en particular. Por lo tanto, los cdigos de bit mltiple se requieren para representar muchos de los valores que la muestra puede tener.La modulacin de pulsos codificados diferenciales (DPCM) est diseada especficamente para aprovechar las redundancias, de muestra a muestra, en las formas de onda de voz tpicas.Con DPCM, la diferencia en la amplitud de las dos muestras sucesivas, se transmite en vez de la muestra verdadera, debido a que el rango de las muestras individuales es mayor que la diferencia entre ellas, se requieren menos bits para el DPCM que para el PCM convencional.

En la figura 1-6 se muestra un diagrama a bloques simplificado de un transmisor DPCM. La seal de entrada analgica se limita en la banda a la mitad de la razn de muestra con el filtro pasa-bajas, despus se compara al nivel de la seal acumulada anteriormente en el diferenciador. El resultado de la resta es la diferencia entre las dos seales. La diferencia es un PCM codificado y transmitido. El convertidor analgico-digital funciona igual que en el sistema PCM convencional, excepto que normalmente utiliza menos bits por muestra.

En la figura 1-7 se muestra un diagrama a bloques simplificado de un receptor DPCM. Cada muestra recibida, se convierte a analgica, se almacena y despus, se agrega con la siguiente muestra recibida, en el receptor que se muestra aqu la integracin se realiza en las seales analgicas, aunque tambin podra realizarse de manera digital. PCM modifica los pulsos creados por PAM para crear una seal completamente digital. Para hacerlo, PCM, en primer lugar, cuantifica los pulsos de PAM. La cuantificacin es un mtodo de asignacin de los valores ntegros a un rango especfico para mostrar los ejemplosPCM (PULSE CODE MODULATION)Modulacin por cdigo de impulsos.- Es un proceso digital de modulacin para convertir una seal analgica en un cdigo digital. La seal analgica se muestrea, es decir, se mide peridicamente. En un convertidor analgico/digital, los valores medidos se cuantifican, se convierten en un nmero binario y se descodifican en un tren de impulsos. Este tren de impulsos es una seal de alta frecuencia portadora de la seal analgica original.PCM BINARY CODECdigo binario PCM.- Un cdigo de impulsos en el que los valores cuantificados son identificados por nmeros tomados en orden. Este trmino no debe emplearse para transmisin por lneas.PCM MULTIPLEX EQUIPMENTEquipo mltiplex PCM.- Un equipo para derivar una seal digital simple, a una velocidad de dgitos definida, de dos o ms canales analgicos mediante una combinacin de modulacin por cdigo de impulsos y un multiplexado por divisin de tiempo (multiplexor) y tambin para realizar la funcin inversa (demultiplexor). La descripcin debe ir seguida de una velocidad de dgitos binarios equivalente; p. ej., equipo mltiplex PCM de 2.048 kbit/s.Modulacin de amplitud de pulso (PAM) El primer paso en la codificacin analgica - digital se llama PAM. Esta tcnica recoge informacin anloga, la muestra ( la prueba), y genera una serie de pulsos basados en los resultados de la prueba. El trmino prueba se refiere a la medida de la amplitud de la seal a intervalos iguales. El mtodo de prueba usado en PAM es ms eficaz en otras reas de ingeniera que en la comunicacin de datos (informtica). Aunque PAM est en la base de un importante mtodo de codificacin analgica - digital llamado modulacin de cdigo de pulso (PCM). En PAM, la seal original se muestra a intervalos iguales como lo muestra la figura 2. PAM usa una tcnica llamada probada y tomada. En un momento dado el nivel de la seal es ledo y retenido brevemente. El valor mostrado sucede solamente de modo instantneo a la forma actual de la onda, pero es generalizada por un periodo todava corto pero medible en el resultado de PAM.

MODULACIN DELTA.La Modulacin Delta (DM) aparece en los 40 para aplicaciones en telefona, otro nombre actual que recibe es Modulacin de anchura de pulso (PWM). Es una tcnica en la cual la derivada de la seal es cuantizada. Cuando los cambios de la seal entre periodos de muestreo son pequeos, la longitud de las palabras del cuantizador pueden ser reducidas. A muy altas velocidades de sobre muestreo, los cambios ente muestreos son muy pequeos, por esto el cuantizador puede ser reducido a bajo nmero de bits. En la figura se ve un modulador delta de 1 bit. En otras palabras que un modulador delta modula la diferencia en amplitud de la seal de entrada en lugar de la seal de entrada en s misma.

Se le da el nombre de Modulacin Delta (DM) al caso especial de DPCM en el que se utiliza un cdigo PCM, de bit sencillo, para lograr la transmisin digital de las seales analgicas. En otras palabras, el nivel de cuantificacin de la salida es de un bit.Con la Modulacin Delta, en lugar de transmitir una representacin codificada de la muestra, slo se transmite un bit sencillo lo cual simplemente indica si esa muestra es mayor o menor que la muestra anterior.El algoritmo para un sistema de modulacin delta es muy sencillo. Si la muestra actual es menor que la muestra anterior, se transmite un 0 lgico. Si la muestra actual es mayor que la muestra anterior, se transmite un 1 lgico.

La figura 1-8 nos muestra un diagrama a bloques de un transmisor de modulacin delta, en donde la entrada analgica se muestrea y se convierte a una seal PAM que se compara a la salida del DAC. La salida del DAC es un voltaje igual a la magnitud regenerada de la muestra anterior, la cual se almacen en el contador como un nmero binario.El contador se incrementar o se reducir dependiendo si la muestra actual es mayor o menor que la muestra anterior. El contador ascendente/descendente se sincroniza a una razn igual a la razn de muestreo. Por lo tanto, el contador se actualizar despus de cada comparacin.MODULACION DELTA ADAPTATIVAEn este sistema el tamao del escaln del DAC(convertidor digital analgico) varia automticamente, dependiendo de las caractersticas de amplitud de la seal de entrada analgica.Cuando el resultado del transmisor es una cadena de unos o ceros consecutivos , indica que el resultado de la pendiente de la seal del DAC es menor que la pendiente de la seal analgica en la direccin positiva o negativa.El DAC ha perdido nocin exacta de donde estn las muestras analgicas.con un modulador delta adaptativo, despus de un numero predeterminado de unos o ceros consecutivos , el tamao del escaln se incrementa automticamente.Si la amplitud de la salida DAC aun esta debajo de la amplitud de la muestra , el siguiente escaln se incrementa aun mas , hasta que al fin el DAC alcanza a la seal analgica.Cuando esta ocurriendo una secuencia alternada de unos y ceros, esto indica que la posibilidad de que ocurra ruido es alto ,pero el DAC se revertir automticamente a su tamao mnimo de escaln y , por lo tanto, reducir la magnitud del error de ruido.Modulacin CodecsEs un dispositivo (COdificar-DECodificar ) utilizado para cuantificary digitalizar una seal de voz, y relizar el proceso inverso.Se utiliza en centrales telefnicas digitales para crear una tramadigital a partir de seales de voz (PCM: Pulse Code Modulation).El codec toma una muestra cada 125s (8 KHz), discretiza lamuestra (usando una funcin no lineal), y la enva serialmente deacuerdo a una referencia de sincronizacin de la trama.Los codecs no estn adaptados a las transmisin de datos}Modulacin CompandingContraccin derivada de los procesos opuestos de compresin y expansin. Parte del proceso PCM por el.Compresin y ExpansinParte del proceso PCM en el que los valores de muestras de seales analgicas se redondean en trminos lgicos a valores discretos de escala de intervalos dentro de una escala no lineal. El nmero de intervalo decimal se codifica entonces en su equivalente binario antes de la transmisin. El proceso se invierte en la terminal receptora empleando la misma escala no lineal.