Dijital Güç Ampiliteleri içinde Delta Modulation'a Giriş
Delta modulation (DM), sinyal bütünlüğünü korumak için temel bir tekniktir, ancak tam amplitüdün yerine, yüksek dinamik aralıklar arasındaki farkın, özellikle de dijital güç yükselteçleri için uygun olan, veri iletiminin azaltılması ve daha düşük enerji tüketiminin korunması için kritik olduğu durumlarda, daha basit bir şekilde kaynaklanma sistemleri ile güçlendiricileri ile güçlendiricileri ile yüksek dinamik aralıkları ile yüksek dinamik aralıkları arasındaki farkları ele alır. Delta modulation, özellikle de dijital güç fiyatlamaları azaltacak bir yol sunar.
Dijital güç yükselteçleri - özellikle Sınıf-D tasarımları - sinyalin yüksek frekanslı bir darbe trenine dönüştürülmesi ile çalışır.Bu dönüşümde kullanılan enkoding planı, yükselticinin performansı doğrudan dijital güçlendiricileri ile etkiler, verimlilik ve bantlamalar, minimum donanımla 1bit gösterimini oluşturmak için basit bir şekilde çalışır.
Delta Modulation
Delta Modulation Nasıl Çalışır
Delta modulation, giriş sinyalinin amplitüdü doğrudan iletmiyor. Bunun yerine, alıcıdaki mevcut girdi örneği, adım değişikliklerini yeniden yapılandırarak sinyalin yeniden yapılandırılması için benzer bir şekilde karşılaştırır.If small, the bit is 0. This bit stream represents the steps than the current input example to the previous output of the signal by accumulatating the step changes.If the step scale-a correct or decrement-determines the point but one bit speed value.In the variable than the entireor rekons the signal by accumulating the step changes.
Delta modulation'ın basitliği, donanım uygulamaları için çekici hale getirir. Birden fazla hesaplamalı dönüştürücü (ADC) birden çok hesaplamalı dönüştürücüye ihtiyaç vardır; tek bir kompatörü ve çıkışlı yeterli. Ancak, bu basitlik iki tür bozulmaya yol açabilir: sabit adım büyüklüğü adım büyüklüğü adım büyüklüğü adımdan daha hızlı değişebilir ve giriş değişirken granular gürültüye ve çıkış değişiklikleri ve sabit bir değer etrafında döner.
Diğer Modulation Teknikleri ile Karşılaştırma
Delta modulation genellikle sigma-delta modulation ( ⁇ M) ve nab-kob-code modulation (PCM) ile her örnek, çok fazla bit kelime ile kodlanmış olsa da, DM yalnızca 1 bit, büyük ölçüde veriyi yüksek sadakat için kullanılır, ancak DM, daha gelişmiş bir kuzen, sinyal bandından ölçüm yapan geri bildirim ve gürültüyü çalıştırır ve aynı aşırı yükleme oranları için daha yüksek çözünürlükte bir şekilde ayarlanır.
Dijital Güç Ampilitesinde Delta Modulation'ın Avantajları
Band geniş Verimlilik ve Azaltın Data Rate
Örneğin, 44.1 kHz'deki bir PCM sistemi, 705.6 kbps'lik modülasyon sistemi yalnızca sinyal seviyesindeki değişimden daha düşük maliyetli uygulamalar için anlamlı derecede düşük maliyetlidir. Örneğin, PCM sistemi örneklemeli ses, 44.1 kHz 705.6 kbps'de 705.6 kbps'lik bir sistem geçiş sistemi daha düşük maliyetli bir şekilde çalışırken (özellikle de seslendirme) daha düşük maliyetlidir.
Güç tüketimi ve ısı Yönetimi
Delta modulation'ın 1bit doğası, yükselticinin sürücü devrelerini basitleştirir. Tek bir kompatörü ve entegrasyon oranı çok fazla ADC ve ilişkili mantıktan daha az güç tüketmektedir.Ayrıca, çıkış aşaması, 1bit akışı tarafından yönlendirilir ve tüm ısıtılır.
Inherent Gürültü Immunity and Signal Integrity
Delta modulation'ın diferansiyel kodlama, belirli gürültü türleri için doğal olarak sağlamlığa olanak sağlar. Alıcı, sinyali biraz akışı bütünleştirerek yeniden yapılandırır; herhangi bir tek işaret, küçük bir dengelemeye neden olabilir, ancak daha sonra biraz doğru, bu kendini kayıt dışı özellik, dijital işlemci ve güç yükselteçli modüller arasındaki iletim hattına müdahale eder.In addition, çünkü çıktı bir 1-bit akışıdır, bu tek bir tel veya hatta kablosuz olarak, ses sistemleri veya uzaktan yükseltici modüller için idealdir.
Gerçek Dünya Uygulamalarında Zorluklar ve Çözümleri
Slope Overload Distortion
Temel delta modulation'ın en önemli dezavantajı eğimli. giriş sinyalinin eğimi, toplam harmonik bozulma oranını aşabilir ve girdi boyutunun arkasındaki yeniden yapılandırılır.Bu sonuçlar, özellikle yüksek frekanslı ses veya hızlı geçici sinyallerde sorunludur.
Granular Gürültü ve Idle Tone
Giriş sinyali neredeyse sürekli veya yavaş değiştiğinde, delta modülator'un düşük sinyal seviyelerinde olumlu ve olumsuz adımlar arasında salınımlar ortaya çıkıyor.Bu salınımlar yüksek frekanslı gürültü zemini, güç yükselteçleri olarak bilinen, bu gürültüyü basitleştirmiş ve düşük sinyal seviyelerinde verimsiz bir şekilde ortaya çıkabilir.
Adaptif Delta Modulation as a Solution
Adaptive delta modulation (ADM) dinamik olarak son derece akış modeline dayanan adım büyüklüğüne değişir.Eğer tekrarlayıcılar aynıysa (bir üst üste bir eğimi gösterir), ADM önlüğü veya küçük gürültüyü birleştirirse, adım büyüklüğü azalır.ForeverTortures'in farklı bir şekilde tekrarlanması gerekir.
Filtreleme ve Yeniden Yapılandırma Gereksinimleri
Çünkü delta modulation, girdinin türevlerini yakından takip eden 1bit akış üretir, alınan son, sinyal bant genişliğini korumak için çıktıyı entegre etmeli ve filtrelemelidir.Bu yeniden yapılandırma genellikle güç aşamasında gerçekleştirilmektedir, çıktı filtre (düşük LC ağ) ikili pulsları analog bir dalgaforma kadar yumuşatmalıdır.
Gerçek Dünya Uygulamaları ve Vaka Çalışmaları
Sınıf-D Audio Amplifiers
Güç yükselteçlerinde delta modulation'ın en yaygın uygulaması, tüketici elektronik için yeterli miktarda ses yükselticileri oluştururken, Low-cost dizüstü bilgisayarlar konuşmacılar, Bluetooth konuşmacıları ve ses barları genellikle dijital ses işlemcisini azaltmak için bir deltaulation programı kullanır.Örneğin, 256 kFLT'nin altında biraz hız tutarken, bu yükselteçler konuşma ve arka plan müziği için yeterli bir portföye ulaşırken elde eder.
Radyo Frekansı Güçlendiriciler
Kablosuz iletişimde, delta modulation, amplifikasyonun (AM) arka plan sistemleri ve düşük güç IoT vericileri için oldukça verimli bir anahtarlama sağlar.Bu, modülasyonda %20 artış elde eden bir RF amplifikatörü ile kodlayıcısı ile kodlanmıştır.[değiştir | kaynağı değiştir]Demokratlama sistemi ve düşük güçlendiricileri için yüksek çözünürlükte bir görüntü oluşturabilir.
Otomotiv Ses ve Aktif Gürültü Kontrol
Otomotiv ses sistemleri, düşük veri talepleriyle dijital yükselteçleri giderek daha fazla kullanıyor. Delta modulation, aracın veri otobüsü üzerinde yüksek kaliteli ses iletmeye yardımcı oluyor (örneğin, MOST veya A2B) düşük veri talepleriyle işlenebilir. Aktif gürültü iptal sistemleri, bu da düşük gecikmeli modülasyon gerektirir.
Future Trends and Advances
Dijital Signal Processors (DSP) ile entegrasyon
DSP'ler daha güçlü ve enerji verimli hale geldiğinde, delta modulation algoritmaları yazılımda tamamen uygulanabilir, adaptif bir adım boyutu ve değişken örnekleme oranlarına izin verebilir.Bu esneklik, güç yükselteçlerinin performans dinamik olarak giriş sinyali özelliklerine dayanarak optimize etmesini sağlar. Örneğin, sessiz geçişler sırasında, adım büyüklüğü daha basit bir 1-bit çıktı ve daha düşük hesaplama maliyeti ile.
Adaptive Step Boyut için Makine Öğrenmesi
Makine öğrenme algoritmaları, özellikle de takviye öğrenme, bir sonraki birkaç örnek için en iyi adım boyutunu ayarlamayı eğitilmiş olabilir, bu da araştırma aşamasında, bu tür yaklaşımlar eğim aşırı yükleme ve granular gürültünün tamamen ortadan kaldırılmasına söz verir. akademiden gelen erken sonuçlar, bir sinir ağının bir sonraki birkaç örnek için en iyi adım boyutunu tahmin edebilir ve 5-10 dB'de sinyal-to-noise oranı (SNR) sabit adım ADM.
Hybrid Modulation Schemes
Gelecekteki dijital güç yükselteçleri muhtemelen, PWM'nin düşük veri oranını birleştirerek, elektriksel verimlilik ve elektromanyetik uyumluluk gibi yüksek güç uygulamaları için araştırılıyor.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Delta modulation, dijital güç yükselteçlerinde etkili sinyal iletimi için pratik ve güçlü bir teknik olarak kalır.Sadece örnekler arasındaki değişikliği teşvik ederek, kabul edilebilir sinyal şasisini korurken, özellikle de uyarlanabilir bir adım boyutlarında değerini kanıtlayın ve dijital işlem iyi anlaşılacaktır ve akıllı bir algoritmalar ve dikkatli filtre tasarımı ile azaltılır.Bugün, delta modulation, çok sayıda sınıf ses yükselticileri, RF vericileri ve otomotiv sistemleri, özellikle de gerçek dünya ürünlerindeki değerini kanıtlayın.