Tecnico

Muestreo de señales analógicas


Consideremos una señal analógica vm(t) limitada en espectro a una frecuencia máxima Fmax. Esta es muestreada por una señal vs(t) que es un tren periódico de pulsos de área unitaria y de frecuencia fs, cuya expresión es:

[pic]

La señal muestreada vms(t) se obtiene multiplicando ambas señales.

[pic]

La recuperación se realiza mediante un filtro pasabajos que sólo tome el espectro de la señal original.

Teorema del muestreo
También conocido como teorema de Nyquist dice que para no producir distorsión y poder recuperar una señal analógica de banda limitada a fmax, muestreada a una frecuencia fs, se debe cumplir que fs ≥ 2 fmax.
Si no respetamos esta relación, los espectros se acoplan, generando distorsión (aliasing) y haciendo que seairrecuperable la señal original.
En la práctica se toma una frecuencia de muestreo de por lo menos 2,4 veces la frecuencia máxima, para que puedan actuar los filtros en la recuperación.



Tipos de muestreo

El muestreo impulsivo visto hasta ahora sólo es teórico ya que las señales impulsivas no existen. Por ello se usa el muestreo con pulsos de duración finita. Además una señal muestreadaimpulsivamente no transportaría energía.
Existen dos tipos de muestreo: el natural y el de tope plano.

Muestreo natural
La señal de muestreo es un tren de pulsos de amplitud unitaria, de duración τ y con una frecuencia fs. Debe cumplirse que τ> fmax no hay problema, porque las bandas laterales llegan muy atenuadas, y podemos recuperar PWM con un filtro pasa bajos. Pero como en general se usa fs unpoco mayor al doble de fmax, entonces se hace imposible la recuperación sin distorsión. Por ello se utiliza un método que implica la conversión de PWM a PAM para la recuperación, que se ve a continuación.

• A partir del inicio del pulso de la señal de PWM v(t) se genera una señal vrt(t) rampa de pendiente constante que finaliza cuando finaliza el pulso de PWM. Así variamos la altura dedicha señal con el ancho de dicho pulso. Luego se mantiene el nivel de esa señal hasta que se alcance una cierta porción constante del período Ts de la señal de PWM. Este nivel constante se llama pedestal. Después el nivel cae a cero hasta que se inicie nuevamente con el siguiente pulso.
• Generamos un tren de pulsos vpc(t) de altura y duración constante y de la misma frecuencia que la señal dePWM un cierto tiempo To.
• Sumamos ambas señales y luego filtramos con un circuito recortador que deja pasar sólo la señal que esté por encima de un nivel de referencia, nivel de enclavador. Así obtenemos una señal vms(t) compuesta por pulsos separados por Ts y de altura variable, es decir una señal PAM.
• Luego esa señal PAM se recupera con filtrado o retención.
Modulación de posiciónde pulso (PPM)
Varía la posición de los pulsos dentro del período de la onda según la amplitud de la señal analógica, y conserva su amplitud y duración, ancho. Es como demorar el pulso según la amplitud de la señal analógica.
Al variar la posición del pulso, pero no su amplitud ni su duración, estamos transmitiendo una potencia constante, independientemente de la amplitud de la señal analógica.Este es el método de modulación de pulso más utilizado, gracias a esta ventaja. La desventaja es que necesita sincronización para una correcta recuperación. También que, ante la presencia de ruido, sólo tenemos una indeterminación en el comienzo del pulso, pues como es de duración fija ya sabemos cuando va a terminar.
Su generación y recuperación utiliza las mismas técnicas que para PWM, peroteniendo algunas consideraciones distintas.
Generación mediante PAM

Para generar PPM con este método se cumplen los mismos pasos que en la generación de PWM mediante PAM.
La diferencia es que ahora el flanco descendente de la señal suma produce un pulso en la salida del comparador, que es un pulso de amplitud y duración constante de PPM.
De esta manera, la posición de los pulsos dentro del...