UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

SECCIÓN DE COMUNICACIONES

LABORATORIO DESISTEMAS DE COMUNICACIONES

PRACTICA Nro. 3

Múltiplexor PAMpara 4 Canales

Módulo T20D-E

Vigencia: Junio 2005/ Ch.G. 1

NOTA AL ESTUDIANTE:Antes de realizar la practica usted debe leerla, comprenderla y asistir al pre-laboratorio.Es importante además, observar las siguientes normas de seguridad en forma permanente:

a) Antes de proporcionar la tensión de alimentación de ±12V al módulo, verificar que los cables de alimentación estén conectados correctamente a la fuente de alimentación.

b) Este módulo deberá destinarse sólo para el uso para el cual ha sido manifiestamente concebido; es decir, como equipo didáctico, y deberá utilizarse bajo el directo control por parte de personal experto. Cualquier otro uso deberá considerarse impropio y por consiguiente peligroso.

1. OBJETIVOS GENERALES

• Introducir las nociones generales sobre la TDM.

• Analizar el funcionamiento de un modulador y demodulador PAM.

• Analizar el funcionamiento de un transmisor PAM de 4 canales.

• Analizar el funcionamiento de los bloques que constituyen el receptor: amplificador de recepción, detector de sincronismo, regenerador de clock y demoduladores.

• Analizar las formas de onda de las señales en un multiplex PAM/TDM

2. RECURSOS NECESARIOS

Módulos T2OD/T2OE

Fuente de alimentación de ±12 Vcc

Osciloscopio

Cables

Puntas de prueba

Papel Milimetrado

3. TRANSMISOR PAM DE 4 CANALES

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3.1. MARCO TEORICO Aspectos generales

Se conoce mediante el teorema del muestreo que una señal analógica s(t) puede ser convertida en una serie de impulsos, tomando los valores instantáneos de tensión de intervalos constantes equivalentes a T = 1/(2*fM), con fM frecuencia máxima de la señal s(t) (figura 1.1).

Utilizando los valores muestreados en lugar de la señal s(t), se vuelven disponibles amplios espacios libres en el eje de los tiempos, espacios que pueden llenarse con muestras procedentes de otras señales. Se realiza de este modo la multiplexación TDM (Time Division Multiplexing) de señales PAM (figura 1.2).

Para luego poder separar en la parte de recepción las distintas muestras de manera correcta, se deberá transmitir también intercalada a las muestras una señal de sincronismo (llamada sincronismo de trama); por lo tanto, en el interior del intervalo T (que separa dos muestras sucesivas procedentes de la misma señal) se localizarán las muestras procedentes de las N señales más la señal de sincronismo. El conjunto constituido por el sincronismo y las muestras procedentes de las distintas señales, se denomina Trama. Obsérvese que la trama tiene una duración equivalente al intervalo de muestreo T y que el tiempo Ts asignado a cada muestra en el interior de la trama, será inversamente proporcional al número de los canales a transmitir. Ts es comúnmente denominado Time Slot (ranura de tiempo).

En el caso de la transmisión TDM de N señales telefónicas y considerando que con el sincronismo se ocupe el espacio reservado a una muestra, se tienen los valores siguientes:

fM = 4 KHz frecuencia máxima del canal telefónico (banda bruta)

intervalo de muestreo (duración de la trama)

intervalo de tiempo asignado a cada muestra (Time

Slot), 25μs para N=4

frecuencia de los impulsos TDM, 40 KHz para N=4.

Vigencia: Junio 2005/ Ch.G. 3

figura 1.1: a) señal analógica b) señal muestreada

figura 1.2: a) señales analógicas b) señales muestreadas

c) Multiplexación por División en el Tiempo (TDM o MDT)

Descripción de los circuitos

El transmisor PAM/TDM de 4 canales utilizado para los ejercicios está compuesto por (figura 1.3):

Una sección de generación de las temporizaciones (módulo T20E)

4 moduladores PAM, cada uno constituido por un filtro paso bajo anti-aliasing y por un muestreador

La sección para la inserción del sincronismo de trama

El combinador de canal y los circuitos de transmisión.

Temporizaciones

El transmisor PAM/TDM precisa 5 formas de onda impulsivas (4 para muestrear y 1 para sincronismo) para muestrear los 4 canales fónicos y para insertar la señal de sincronismo. Estos impulsos son generados en el módulo T20E y se muestran en las figuras 1.4a/b/c/d/e. Observar que:

cada tren de impulsos tiene un periodo de 125 µs (trama), ver figura 1.4.j

cada tren de impulsos está desplazado de 25 µs (Time Slot) respecto al anterior, ver figura 1.4.j

el ancho de los impulsos es equivalente aproximadamente la mitad de la duración del Time Slot, lo cual facilita el proceso de deteccion y evita solapamiento.

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Figura 1.3 Transmisor PAM/TDM

Moduladores PAM

Las señales fónicas de entrada pasan a través de los filtros paso bajo a 3.4 KHz, que suprimen el efecto del aliasing y llegan a los muestreadores, en donde son muestreados en correspondencia de los impulsos de muestreo procedentes del módulo T20E. En la salida de los muestreadores se obtienen los impulsos PAM, como se muestra en las figuras 1.4f/g/h/i. Obsérvese que las señales analógicas se solapan a una componente continua equivalente a la máxima amplitud admitida, de modo tal que las muestras PAM de salida tengan siempre- un valor positivo.

Sincronismo de trama

El sincronismo de trama está constituido por una muestra de valor negativo, ver figura 1.4j.

Combinador de canal y circuitos de transmisión

Vigencia: Junio 2005/ Ch.G. 5

TP11

TP19

TP12

TP13

TP14

TP15

TP22

CH1

TP2

CH2TP3

CH3TP4

CH4TP5

En esta sección se suman las contribuciones procedentes de los canales y del generador de sincronismo. Luego, la señal PAM/TDM obtenida se amplifica y se aplica a la línea de transmisión.

figura 1.4: Formas de onda de la señal PAM/TDM

4. DESARROLLO

4.1 Experiencia 1: Señales de temporización

1. Realizar las conexiones entre los módulos T20E y T20D, como se indica en la figura 1.5. Revice sus conexiones con el facilitador. Suministrar la alimentación de ±12 V y predisponer los dos interruptores de los módulos en modo FAST.

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2. Conectar el osciloscopio en TP19 y analizar los impulsos de temporización para la inserción del sincronismo en la trama.

3. Analizar en TP11/12/13/14 los impulsos de muestreo relativos a los 4 canales.

4. Verificar que los trenes de impulsos estén desplazados 25 μs entre sí y grafiquelos secuencialmente en un eje de coordenada común en la hoja de reporte.

Figura 1 .5: Interconexión de los módulos T20D-T20E para la experiencia 1.

4.2 Experiencia 2: Moduladores PAM

1. Mantener las conexiones anteriores (figura 1.5).

Vigencia: Junio 2005/ Ch.G. 7

TP3

TP2

TP4

TP1

CH1

TP2

CH2TP3

CH3TP4

CH4TP5

TP11

TP19

TP12

TP13

TP14

TP15

TP22

MOD T20E

MOD T20D

+12V-12V

2. Ajustar a 1 Vpp la amplitud de los generadores sinusoidales síncronos de 0.5/1/1.5/2 KHz (TP1/2/3/4 del módulo T20E).

3. Utilice el osciloscopio para analizar en el módulo T20D las formas de onda relativas al canal 1:

señal analógica de entrada (TP1)

impulsos de muestreo (TP11)

señal muestreada (impulsos PAM, TP15).

4. Verificar que la señal PAM esté constituida por una sucesión de impulsos cuya amplitud sigue la forma de onda de la “señal analógica + componente continua”.

5. Analizar las formas de onda relativas a los canales 2/3/4. Grafique todas las ondas en forma sincronica.

4.3 Experiencia 3: Señal PAM/TDM

10. Mantener las conexiones anteriores (figura 1.5).

11. Desconectar las señales sinusoidales de la entrada de los canales 2/3/4, de modo que se deje la señal sólo en el canal 1.

12. Analizar las formas de onda en TP19 (temporización para la inserción del sincronismo) y TP22 (señal PAM/TDM de salida).

13. Observar que:

el primer Time Slot (que podemos indicar con TS0) contiene el sincronismo (impulso negativo)

el Time Slot sucesivo contiene las muestras procedentes del canal 1. Grafíque ambas señales.

14. Aplicar las otras señales analógicas a los canales 2/3/4 (TP3/4/5), y observar que cada una de las muestras se localiza en su propio Time Slot.

5. RECEPTOR PAM de 4 CANALES

5.1 MARCO TEORICO

Diagrama de bloques del receptor

El receptor PAM/TDM está realizado según el diagrama de la figura 1.6. La señal PAM/TDM al llegar del transmisor es amplificada y sucesivamente aplicada a:

Detector de sincronismo, que toma de la señal TDM los impulsos de sincronismo

Un circuito rectificador.

Este último invierte el impulso de sincronismo negativo, de modo que se obtenga una señal en la que todos los impulsos (tanto los PAM, como el de sincronismo) tengan la misma polaridad positiva. Esta señal es enviada a dos secciones:

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Al regenerador de los impulsos de reloj (clock)

A los 4 demoduladores PAM (Sample & Hold).

La regeneración del reloj es realizada mediante un circuito PLL, el cual genera una onda cuadrada síncrona con los impulsos recibidos. A partir del reloj y del impulso de sincronismo se generan los impulsos de muestreo, que son enviados, con fase correcta, a los 4 demoduladores PAM. La fase de los impulsos de muestreo se puede regular de manera que se haga coincidir el muestreo con el punto de máxima amplitud de los impulsos PAM en llegada a los demoduladores.

Las salidas de los muestreadores son mantenidas a nivel fijo hasta la llegada de la muestra sucesiva, generando así señales escalonadas que aproximan las señales de partida. Los filtros de paso bajo sucesivos suprimen las distorsiones y suministran las señales analógicas limpias.

figura 1.6: Receptor PAM/TDM

Vigencia: Junio 2005/ Ch.G. 9

5.2 DESARROLLO

5.2.1 EXPERIENCIA 1: Regenerador de los impulsos de muestreo

1. Generar una señal PAM/TDM predisponiendo los módulos T20D/T20E, como se muestra en la figura. 1.7. (NOTA: no utilice la etapa del simulador de línea de transmisión). Conectar la salida del transmisor (TP22) a la entrada del receptor (TP23) directamente.

2. Analizar las formas de onda en la entrada y en la salida del amplificador/rectificador (TP23 y TP24).

3. Analizar los impulsos de sincronismo tomados de la señal TDM (TP37), graficarlas.

4. Analizar la señal de reloj suministrada por el regenerador (TP38): si el PLL está enganchado (led LOCK encendido intensamente) se obtiene una forma de onda cuadrada de frecuencia igual (40 KHz) a la de los impulsos TDM presentes en la entrada del receptor.

figura. 1.7: Módulos T20D y T20E interconectados.

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TP3

TP2

TP4

TP1

CH1

TP2

CH2TP3

CH3TP4

CH4TP5

TP22

MODT20E

MODT20D

+12V-12V

TP23 TP24

TP37

TP38

TP25

TP26

TP27

TP28

TP29

TP30

TP31

TP32

TP33

TP34

TP35

TP36

DESVIADOR

DESVIADOR

J2

J4

J6

J8/

5. Analizar en TP25/26/27/28 las señales de muestreo para los 4 demoduladores. ¿Cuál es la relación temporal entre estas señales y el impulso de sincronismo detectado en TP38?

6. Analizar al mismo tiempo la señal TDM rectificada (TP24) y los impulsos de muestreo regenerados salientes del circuito Phase Adjust. Verificar que a través del potenciómetro Phase Adjust, los impulsos de muestreo pueden llevarse exactamente al centro de los impulsos PAM. Esto permitirá que los demoduladores muestreen la señal PAM exactamente en correspondencia de la amplitud máxima de los impulsos.

5.2.2 Ejercicio 2: Demoduladores y filtros de recepción

1. Mantener las predisposiciones del ejercicio anterior.

2. Analizar las formas de onda de la señal PAM/TDM en la entrada de los demoduladores (TP24) y las señales en la salida de los demoduladores (TP29 al TP32). Grafiquelas.

3. Girar Phase Adjust para obtener la máxima amplitud de las señales escalonadas en la salida de los demoduladores.

4. Explicar porque la regulación Phase Adjust varía la amplitud de la señal demodulada.

5. Analizar las formas de onda de las señales en la salida de los filtros de recepción (TP33/34/35/36) y verificar su correspondencia con las señales analógicas transmitidas.

5.2.3 Experiencia 3: Modo de funcionamiento SLOW

1. Situar en Slow los interruptores de los módulos T20E y T20D. De esta manera el periodo de muestreo y la duración de la trama se reducen a 2 segundos.

2. Insertar los puentes J2, J4, J6 y J8, de modo que se suministren a los 4 canales las tensiones fijas +V1, +V2, +V3 y +V4.

3. Analizar las formas de onda y las tensiones presentes en los distintos puntos del transmisor y del receptor. Ahora la presencia de los impulsos de muestreo en los moduladores es señalizada por 4 leds conectados a los moduladores mismos.

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REPORTE DE LABORATORIOHoja de Respuestas

Nombres de los Integrantes C.I. Firma

Fecha PracticaNro

N°Grupo

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