Bölüm 12 PWM Demodülatörleri

Transkript

1 Bölüm 12 Demodülatörleri 12.1 AMAÇ 1. Darbe Genişlik Demodülatörünün çalışma prensibinin anlaşılması. 2. Çarpım detektörü kullanarak bir darbe genişlik demodülatörünün gerçekleştirilmesi TEMEL KAVRAMLARIN İNCELENMESİ Darbe genişlik modülasyonu detayları ile bölüm 11 de incelenmiştir. işareti üretmek için, kare dalga üreteci ve monostable multivibrator devreleri kullanılmıştır. Orijinal ses işaretini işaretinden elde etmek için almaç devresinde bir çözücü(decoder) yada demodülatör yapısına ihtiyaç vardır. Darbe genişlik demodülasyonu için iki yaygın teknik kullanılmaktadır. Metotlardan biri, işaretinin ilk olarak bir darbe genlik modülasyonuna(pulse-amplitude Modulation-PAM) çevrilmesi ve daha sonra bir alçak geçiren filtreden geçirilmesidir. Fig. 12-1(a) da gösterilen işaretinin bir integrator ve hold devresine uygulandığını düşünelim. Darbenin pozitif kenarı sırasında, integrator devresi bir rampa(ramp) çıkışı üretir. Bu rampanın genliği, darbe genişliği ile orantılıdır. Darbenin negatif kenarından sonra ise, hold devresi rampanın tepe gerilim değerini verilen bir periyot boyunca tutar. Ve daha sonra Fig. 12-1(b) de gösterildiği gibi çıkış geriliminin sıfır olmasını sağlar. Fig. 12-1(c) de gösterilen V c dalga şekli, demodülatör tarafından üretilen sabit genlikli ve sabit genişlikli bir darbe dizisi ile V b nin toplamıdır. Bu işaret daha sonra kırpma devresinin girişine uygulanır. Kırpma devresi V th geriliminin altındaki işaretleri kaldırır, kalan işaretlerde çıkış işaretini oluşturur. Bu nedenle, kırpma devresinin çıkışı bir PAM işaretidir. Bu PAM işaretinin genliği ise Fig. 12-1(d) de gösterildiği gibi işaretinin genişliği ile orantılıdır. Son olarak, PAM işareti basit bir alçak geçiren filtreden geçer ve orijinal ses işareti elde edilir. 12-1

2 V (a) Waveform t V b (b) The output waveform of integrator and voltage hold t V c Vth (c) Vb plus constant-amplitude and constant-width pulses t V PAM (d) PAM Waveform t (a) dalga şekli. (b) integrator ve hold devresinin çıkış dalga şekli. (c) Sabit genlikli ve sabit genişlikli bir darbe dizisi ile V b nin toplamı. (d) PAM dalga şekli. Fig işaretinden PAM işaretine çevrim. 12-2

3 işaretini demodüle etmek için kullanılan diğer bir yöntemde Fig de gösterilmiştir. Yöntem, bir çarpım detektörü ve alçak geçiren filtreden oluşmaktadır. ve taşıyıcı işaret çarpım detektörünün girişine bağlanır ve daha sonra çıkışta darbe genişliği işaretinin darbe genişliği ile ters orantılı bir darbe dizisi oluşur. V a işareti alçak geçiren filtreden geçtiği zaman, demodüle edilmiş bir çıkış işareti elde edilir. input V a L P F Demodulated output Carrier input Carrier signal signal V a Fig Çarpım detektörü kullanılarak gerçekleştirilen demodülasyonu. Fig. 12-3, MC1496 nın iç yapısını göstermektedir. Q 5 ve Q 6 fark kuvvetlendiricisi Q 1 Q 2 ve Q 3 Q 4 fark kuvvetlendiricilerini sürmek için kullanılırlar. Q 7 ve Q 8 den oluşan sabit akım kaynağı, Q 5 ve Q 6 fark kuvvetlendiricisine sabit akım sağlar. MC1496 nın toplam kazancı, 2. ve 3. pinler arasına dışarıdan bağlanan bir direnç ile kontrol edilebilir. demodülasyonu için, işareti 1. ve 4. pinlere uygulanmalıdır. Taşıyıcı 12-3

4 işaret ise 8. ve 10. pinlere uygulanmalıdır. 5. pine sağlanan kutuplama akımı, bu pin ile besleme kaynağı arasına seri bağlanan bir direnç ile sağlanır. Detektör iki çıkışa(6. ve 12. pinler) sahip olduğundan, çıkışlardan biri detektör çıkışı olarak diğeri ise otomatik kazanç kontrolü(agc) için kullanılabilir. Q1 Q2 Q 3 Q4 (12) (6) Output Carrier input input Bias adjust (10) (8) (4) (1) (5) (14) -V Q Q 5 6 Q7 Q 8 D1 R 2 R R (2) (3) Gain adjust Fig MC1496 iç yapısı. MC1496 çarpım detektörü kullanılarak gerçekleştirilen demodülatör devresi Fig de gösterilmiştir. Bu devre, daha önce anlatılan AM, SSB ve DSB-SC detektörlerine benzemektedir. U 1 ve U 2 kuvvetlendiricileri, ve taşıyıcı giriş genliklerinin 300mVp-p ile 1400mVp-p arasında olmasını kontrol etmektedirler. Bu nedenle detektör lineer bölgede çalışmaktadır. 2. ve 3. pinler arasına bağlanan R 7 direnci, MC1496 nın gerilim kazancını belirler. C 1, C 2, C 4, C 5 ve C 9 kuplaj kapasiteleri, DC işaretin bloke olmasını sağlarken AC işaretin geçmesine izin verirler. VR 1 ve VR 2 sırası ile U 1 ve U 2 kuvvetlendiricilerinin kazançlarını kontrol etmektedir. VR 3 ün değeri detektör girişindeki işaretinin genliğini belirler. U 4, ikinci dereceden bir alçak geçiren filtre olarak çalışır. 12-4

5 R 4 1k R 6 1k Carrier input C 1 0.1µ signal input C µ R1 R 2 VR 1 50k VR 2 50k U 1 A741 µ U 2A741 µ C 3 10µ C 4 2.2µ C 5 2.2µ R 3 1k C 7 10µ R 5 51 VR 3 C 6 0.1µ R U3 1 MC R 8 10k R 9 3.9k C 8 1µ R k C 9 2.2µ C 1 0.1µ C µ R 11 10k 12V R 13 R V V C p 4 U4 µ A741 Demodulated output Fig demodülatörü GEREKLİ EKİPMANLAR 1. KL Modülü 2. KL Modülü 3. Osiloskop 12.4 DENEYLER VE KAYITLAR Deney 12-1 Darbe Genişlik Demodülatörü 1. demodülatör devresini KL modülü üzerine yerleştirin. 2. Deney 11-2 deki modülatör devresini tamamlayın. 3Vp-p, 700Hz lik bir sinüs işaretini ses girişine bağlayınız. 3. modülatör devresinin T1 test noktasına, demodülatör devresinin taşıyıcı girişini(i/p1) bağlayınız. 4. modülatör devresinin modülasyon çıkışını, demodülatör devresinin girişine(i/p2) bağlayınız. 5. U1 µa741 çıkışında minimum bozulma ile bir çıkış işareti elde etmek için VR 1 i ayarlayın. 6. Uygun bir demodülasyon işareti elde edene kadar VR 2 ve VR 3 ü dikkatlice ayarlayın. 12-5

6 7. Osiloskop kullanarak, giriş işaretini, taşıyıcı işaretini, U 1 çıkış işaretini, U 2 çıkış işaretini, MC1496 çıkış işaretini(12. pin), ve demodülayon işaretini gözlemleyin. Sonuçları Tablo 12-1 e kaydedin. 8. Fig. 1-7 deki giriş frekansını 500Hz olarak değiştirin ve diğer tüm koşullar aynı kalsın adımdan 9. adıma kadar olan adımları tekrar edin. Sonuçları Tablo 12-2 ye kaydedin. Tablo 12-1 (V m =3Vp-p, f m =700Hz) Test Noktası Çıkış Dalga Şekli Taşıyıcı Giriş Giriş U 1 Çıkış 12-6

7 Tablo 12-1(Devamı) (V m =3Vp-p, f m =700Hz) Test Noktası Çıkış Dalga Şekli U 2 Çıkış MC1496 (pin 12) Çıkış Demodüle Edilmiş İşaret Çıkışı 12-7

8 Tablo 12-2 (V m =3Vp-p, f m =500Hz) Test Noktası Çıkış Dalga Şekli Taşıyıcı Giriş Giriş U 1 Çıkış 12-8

9 Tablo 12-2(Devamı) (V m =3Vp-p, f m =500Hz) Test Noktası Çıkış Dalga Şekli U 2 Çıkış MC1496 (pin 12) Çıkış Demodüle Edilmiş İşaret Çıkışı 12.5 SORULAR 1. Fig deki VR 1 ve VR 2 nin görevleri nedir? 2. Fig deki VR 3 ün görevi nedir? 3. Fig deki ses frekansı aşağı düşer ise, normal çalışma için Fig deki hangi eleman modifiye edilmelidir. 12-9