델타 변조 Delta Modulation

소개글

델타 변조 Delta Modulation에 대한 보고서 자료입니다.

목차

실험목표

실험과정

경사과부하

변조기 출력

검토 및 고찰

본문내용

가 변화하는가?
(Volts/Div = 1V , Time/Div = 20us)
☞ 클럭속도를 중간속도로 선택하였을 때, 즉 샘플링 클럭 주파수가 50kHz일 때, 스텝사이즈는 0.6V이다. 중간정도의 경사과부하 현상이 생기도록 이득 k를 조정하였다.
(Volts/Div = 1V , Time/Div = 20us)
☞ 클럭속도가 절반이 되었을 때, 즉 샘플링 클럭주파수가 25kHz일 때, 스텝사이즈는 1.5V이며, 스텝사이즈가 두배 가까이 커짐에 따라 경사과부하가 증가한 것이 관찰되었다.
(Volts/Div = 1V , Time/Div = 20us)
☞ 클럭속도가 두배가 되었을 때, 즉 샘플링 클럭 주파수가 100kHz일 때, 스텝사이즈는 0.3V로 클럭속도가 중간이었을 때의 스텝사이즈(0.6V)의 반으로 작아졌고 경사과부하 역시 감소하였다.
☞ 결과를 표로 정리하면 다음과 같다. 이를 통해 클럭속도 즉 샘플링 클럭주파수가 커짐에 따라 경사과부하정도는 감소한다는 걸 알 수 있다. 그리고 클럭속도가 달라지면 스텝사이즈 역시 달라진다. 클럭속도를 두배로 하였을 때 스텝사이즈는 절반으로 감소하였다.
스텝사이즈
경사과부하 정도
클럭속도중간(50kHz)
0.6V
중간정도
클럭속도절반(25kHz)
1.2V
증가
클럭속도두배(100kHz)
0.3V
감소
* 경사과부하 정도는 클럭속도를 중간으로 했을 때 나온 파형을 기준으로 감소인지 증가인지를 판정하였다.
☞ 실험과정(11)과 (12)를 통해 경사과부하 현상의 정도를 줄이기 위한 방법으로는 스텝사이즈의 조정과 클럭 샘플링 주파수의 조정 두가지가 있다는 것을 알 수 있다. 스텝사이즈를 증가시킬수록 경사과부하 정도는 감소하며 샘플링 클럭주파수를 증가시킬수록 경사과부하 정도는 감소한다. 클럭속도를 증가시키면 스텝사이즈는 오히려 감소하지만 경사과부하 역시 감소한다는 것을 알 수 있는데 이에 따라 샘플링 주파수를 증가시켜 클럭속도를 빠르게 하고 모듈 기판의 스위치를 조정해 스텝사이즈를 증가시키면 경사과부하를 최소로 할 수 있다는 것을 알 수 있다.
변조기 출력
(13) [변조기 출력과 적분기 출력] 변조기의 상태를 정상 상태로 조정하고 모듈의 변조기 출력과 적분기 출력을 비교 관찰하고 파형을 기록한다.
(Volts/Div = 2V , Time/Div = 5us)
☞ 적분기 출력파형이다. 적분기 출력과 변조기 출력의 두 파형이 안정되지 않아 동시에 dual모드로 관찰이 불가능했기 때문에 각각 따로 관찰하였다. 적분기의 출력은 입력메시지 신호를 근사화하는 톱니형 파형이 된다. 변조기의 출력은 구형파이기 때문에 이를 적분한 적분기의 출력은 이론적으로도 톱니형파형이 되어야 한다.
(Volts/Div = 2V , Time/Div = 5us)
☞ 변조기 출력파형이다. 입력메시지신호가 변조기를 거쳐 나온 출력은 구형파이다. 샘플러모듈에서 나온 변조기출력은 양극(bipolar)신호이며 ±V의 값을 갖는다. 즉 +V는 1을, -V는 0을 가진 이진 데이터 신호이다. 또한 두 파형을 비교해보면 변조기 출력의 +V일 때 적분기출력은 양의 기울기를 갖고 반대로 -V일 때 적분기출력은 음의 기울기를 갖아 결국 적분기출력은 톱니형파형이 된다.
(14) [변조기 출력과 클럭파형] 적분기 출력과 클럭파형을 비교 관찰하고 기록한다.
☞ 클럭파형
(Volts/Div = 2V , Time/Div = 5us)
☞변조기 출력
(Volts/Div = 2V , Time/Div = 5us)
☞ 위의 클럭파형과 변조기출력을 비교해보면 클럭파형은 일정하게 1과 0의 신호를 샘플러에 송출을 하여 변조기 출력은 1과 0에 해당하는 +V와 -V를 가진 BINARY DATA SIGNAL을 송출하게 된다는 것을 관찰할 수 있었다.
검토 및 고찰
(1) 실험을 하는데 있어서 외부 신호발생기를 사용하는 것보다 모듈에 있는 2kHz 신호를 사용하는 것이 더 좋은 이유는 무엇인가?
☞ 외부 신호발생기를 사용할 수 도 있지만 클럭이 맞지 않을 가능성이 있기 때문에 더 정 확한 실험결과를 얻기 위해서는 같은 모듈에 있는 2kHz 신호를 사용하는 것이 더 좋다. DM변조의 특성상 클럭이 맞아야 동기화된 신호를 얻을 수 있기 때문이다.
(2) 샘플링 주파수가 주어진 경우 스텝사이즈(양자화 진폭)를 결정하는 파라메터들은 어떤 것들이 있는가?
☞ 예비보고서에서 언급한 스텝사이즈의 계산을 보면 한 클럭 주기인 T시간 후의 적분기의 출력은 2kVT/RC [volt] 이다. 따라서 샘플링 주파수가 주어진 경우 양자화 진폭을 결 정하는 파라메터는 적분기의 시정수, 변조기의 출력 V, 증폭기의 이득인 k가 있다.
(3) 경사 과부하가 생길 가능성을 이야기할 때 스텝사이즈를 아는 것 만으로는 충분하지 않다. 어떤 것들을 더 알아야 하는가?
☞ 경사과부하는 샘플링 주파수를 증가함으로써 감소시킬 수 있다. 따라서 경사 과부하가 생길 가능성을 이야기할 때 스텝사이즈를 아는 것 외에도 샘플링 주파수를 알고있어야 한다. 또한 입력메시지 신호의 변화폭이 너무 커서 톱니 파형이 입력신호의 변화속도를 따라가지 못하면 경사과부하가 생길 가능성이 있기 때문에 애초에 입력메시지 신호의 변 화폭도 감안해야 한다.
(4) 톱니파형의 peak-to-rms 비를 계산해 보라.
☞ 실험과정(9)에서 측정한 피크 값 간(peak-to-peak) 진폭= 0.36V
RMS 진폭=0.248V
0.36V : 0.248 V = 1.45 : 1 <-- peak-to-rms 비 (1.45는 대략 √2가 된다.)
(5) 델타변조가 차동 펄스코드변조(DPCM)의 한 종류임을 보여라. 한 워드당 비트 수는 얼마인가?
☞ DPCM은 예측한 샘플값과 실제 샘플값과의 차이신호를 부호화하는 방식이다. DM은 현 재의 샘플값에서 이전 샘플값을 뺀 신호가 (+)이면 1로 (-)이면 0으로 하는 방식이다. 따라서 DM은 DPCM의 한 종류라 할 수 있다. DM은 차분신호 △t가 단지 1비트로 부호 화되는 워드(샘플)당 비트수가 1비트인 가장 간단한 DPCM의 형태이다.

키워드

델타,   변조,   delta,   modulation,   실험,   결과,   경사 과부하,   돌기형 잡음