第10章 脉冲调制(改)

脉冲编码调制* 脉码调制(Pulse Code Modulation)。

是一种对模拟信号数字化的取样技术，将模拟语音信号变换为数字信号的编码方式，特别是对于音频信号。

PCM 对信号每秒钟取样8000 次；每次取样为8 个位，总共64 kbps。

取样等级的编码有二种标准。

北美洲及日本使用Mu-Law 标准，而其它大多数国家使用A-Law 标准。

* PCM主要经过3个过程：抽样、量化和编码。

抽样过程将连续时间模拟信号变为离散时间、连续幅度的抽样信号，量化过程将抽样信号变为离散时间、离散幅度的数字信号，编码过程将量化后的信号编码成为一个二进制码组输出。

相关概念：所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。

所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。

所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。

脉冲编码调制(PCM,Pulse Code Modulation)。

)Claude E. Shannon于1948年发表的“通信的数学理论”奠定了现代通信的基础。

同年贝尔实验室的工程人员开发了PCM技术，虽然在当时是革命性的，但今天脉冲编码调制被视为是一种非常单纯的无损耗编码格式，音频在固定间隔内进行采集并量化为频带值，其它采用这种编码方法的应用包括电话和CD。

PCM主要有三种方式：标准PCM、差分脉冲编码调制(DPCM)和自适应D PCM。

在标准PCM中，频带被量化为线性步长的频带，用于存储绝对量值。

在DPCM中存储的是前后电流值之差，因而存储量减少了约25%。

自适应DPCM改变了DPCM的量化步长，在给定的信造比(SNR)下可压缩更多的信息。

希望我的回答对你有用biwaywbdk2009-08-18 23:02:50FANUC数控系统的操作及有关功能(北京发那科机电有限公司王玉琪)发那科有多种数控系统，但其操作方法基本相同。

脉冲位置调制原理一、引言脉冲位置调制（Pulse Position Modulation, PPM）是一种数字通信中常用的调制方式，其原理是将数字信号转换为脉冲信号，并通过改变脉冲的位置来实现信息传输。

本文将详细介绍PPM的原理及其应用。

二、PPM的基本原理PPM的基本原理是将数字信号转换为脉冲信号，然后通过改变脉冲的位置来传输信息。

具体步骤如下：1. 将数字信号转换为二进制码。

2. 将二进制码转换为脉冲序列，其中每个1对应一个脉冲，每个0对应一个不发射脉冲。

3. 将每个脉冲的位置表示为相对于一个参考点（通常是整个信号周期的起点）的时间差。

三、PPM与PWM和PPG的区别PPM、PWM（Pulse Width Modulation）和PPG（Pulse Position and Width Modulation）是三种常见的脉冲调制方式。

它们之间的区别在于：1. PPM调制时只改变脉冲位置，不改变宽度；PWM调制时只改变脉冲宽度，不改变位置；而PPG则同时改变宽度和位置。

2. PPM需要更高精度的时钟和更大的带宽，但具有更好的抗噪声能力；PWM则更容易实现，但对噪声和失真敏感；PPG则介于两者之间。

四、PPM的应用PPM在数字通信中有广泛的应用，其中最常见的是遥控器。

遥控器通过将按键信息转换为PPM信号，并通过红外线或无线电波传输到接收器上，从而实现对设备的控制。

此外，PPM还常用于雷达、激光测距、图像传输等领域。

在雷达中，PPM可以将回波信号转换为数字信号，并通过脉冲位置来确定目标物体的距离；在激光测距中，则可以将激光脉冲转换为数字信号，并通过脉冲位置来确定目标物体的距离；在图像传输中，则可以将图像数据转换为PPM信号，并通过脉冲位置来表示像素点的坐标和颜色值。

五、总结本文介绍了PPM调制的基本原理及其与PWM和PPG调制方式之间的区别。

同时，还介绍了PPM在遥控器、雷达、激光测距和图像传输等领域中广泛的应用。

脉冲宽度调制(PWM)技术在电力电子变流器控制系统中，对于控制电路的要求往往是除能够控制负载的加电与断电外，还应该能够控制加载到负载上的电压高低及功率大小。

在大功率电力电子电路中，控制加载至负载上电压及功率的实用方法就是脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM)。

1. 面积等效原理在控制理论中，有一个重要的原理，即冲量等效原理：大小、波形不相同的窄脉冲变量(冲量)作用在具有惯性的环节上时，只要这些变量对时间的积分相等，其作用的效果将基本相同。

这里所说的效果基本相同是指惯性环节的输出响应波形基本相同。

例如，下图1示出的三个窄脉冲电压波形分别为矩形波、三角波和正弦波，但这二个窄脉冲电压对时间的积分相等，或者说它们的面积相等。

当这三个窄脉冲分别作用在只有惯性的同一环节上时，其输出响应基本相同。

因此，冲量等效原理也可以称为面积等效原理。

从数学角度进行分析，对上图1所示的三个窄脉冲电压波形进行傅里叶变换，则其低频段的特性非常相近，仅在高频段有所不同，而高频段对于具有惯性负载的电路影响非常小。

由此进一步证明了面积等效原理的正确性。

2. 脉冲宽度调制技术依据面积等效原理，在电路中可以利用低端电源开关或高端电源开关，以一定频率的导通和截止连续切换，使电源电压U i以一系列等幅脉冲(或称为矩形波)的形式加载到负载上，加载在负载上的电源电压Uo波形如图2所示。

图2所示的矩形波的电压平均值：此式表明在一个脉冲周期内，电压的平均值与脉冲的占空比是成正比的，于是，可以通过改变脉冲的占空比来调整加载到负载上的电压大小。

当占空比小时，加载到负载上的平均电压就低，即加载到负载上的功率小；而占空比大时，加载到负载上的平均电压就高，加载到负载上的功率大。

这种通过等幅脉冲调节负载平均电压及功率的方法称为脉冲宽度调制，也称为斩波控制。

采用脉冲宽度调制方式为负载供电，由于供电电压是脉动的，势必会产生出各种谐波。

脉冲编码调制（PCM）什么是脉冲编码调制（PCM）脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，简称PCM）是一种数字通信技术，用于将模拟信号转化为数字信号进行传输。

PCM是一种有损压缩算法，它将连续模拟信号离散化成固定的采样值，并使用一定的编码方案进行表示。

脉冲编码调制的原理脉冲编码调制的原理主要包括三个步骤：采样、量化和编码。

采样采样是指对连续的模拟信号进行间隔一定时间采集取样。

采样过程中，将模拟信号的幅度值在时间轴上不断取样并离散化。

采样率是指每秒钟采集的样本数，通常以赫兹（Hz）为单位。

较高的采样率可以更准确地还原模拟信号。

量化量化是指将采样得到的模拟信号幅度值映射到离散的数值上，以减少数据量。

量化的单位被称为量化水平或量化位数，通常以比特（bit）为单位。

较高的量化位数可以提供更高的精度，但也会增加数据量。

编码编码是将量化后的离散信号转换为二进制码流，以便通过数字通信系统进行传输。

常用的编码方式包括直接二进制编码（Differential Pulse Code Modulation，DPCM）、调制码（Delta Modulation，DM）和PAM（脉冲幅度调制）等。

脉冲编码调制的应用脉冲编码调制广泛应用于音频、视频和数据传输等领域。

以下是一些常见的应用场景：电话通信脉冲编码调制被广泛应用于传统的电话通信系统中。

通过PCM，模拟信号可以转换成数字化的信号，并通过电话网络进行传输。

音频编码在音频编码中，PCM被用于将模拟音频信号转换为数字音频信号，以便于储存和传输。

常见的音频编码标准包括CD音质的16位PCM编码和DVD音质的24位PCM编码。

数字视频在数字视频处理中，PCM常用于将模拟视频信号转换为数字视频信号，以实现高质量的视频编码和传输。

PCM可以通过降低采样率和量化位数，来减小视频数据的体积。

数据传输PCM也广泛用于数据传输领域，特别是在传输需要高精度和可靠性的信号时。

PWM（脉冲宽度调制PulseWidthModulation）原理1、 PWM原理2、调制器设计思想3、具体实现设计⼀、 PWM（脉冲宽度调制Pulse Width Modulation）原理：脉冲宽度调制波通常由⼀列占空⽐不同的矩形脉冲构成，其占空⽐与信号的瞬时采样值成⽐例。

图1所⽰为脉冲宽度调制系统的原理框图和波形图。

该系统有⼀个⽐较器和⼀个周期为Ts的锯齿波发⽣器组成。

语⾳信号如果⼤于锯齿波信号，⽐较器输出正常数A，否则输出0。

因此，从图1中可以看出，⽐较器输出⼀列下降沿调制的脉冲宽度调制波。

通过图1b的分析可以看出，⽣成的矩形脉冲的宽度取决于脉冲下降沿时刻t k时的语⾳信号幅度值。

因⽽，采样值之间的时间间隔是⾮均匀的。

在系统的输⼊端插⼊⼀个采样保持电路可以得到均匀的采样信号，但是对于实际中tk-kTs<（1）其中，x{t}是离散化的语⾳信号；Ts是采样周期；是未调制宽度；m是调制指数。

然⽽，如果对矩形脉冲作如下近似：脉冲幅度为A，中⼼在t = k Ts处，在相邻脉冲间变化缓慢，则脉冲宽度调制波x p(t)可以表⽰为：（2）其中，。

⽆需作频谱分析，由式（2）可以看出脉冲宽度信号由语⾳信号x(t)加上⼀个直流成分以及相位调制波构成。

当时，相位调制部分引起的信号交迭可以忽略，因此，脉冲宽度调制波可以直接通过低通滤波器进⾏解调。

⼆、数字脉冲宽度调制器的实现：实现数字脉冲宽度调制器的基本思想参看图2。

图中，在时钟脉冲的作⽤下，循环计数器的5位输出逐次增⼤。

5位数字调制信号⽤⼀个寄存器来控制，不断于循环计数器的输出进⾏⽐较，当调制信号⼤于循环计数器的输出时，⽐较器输出⾼电平，否则输出低电平。

循环计数器循环⼀个周期后，向寄存器发出⼀个使能信号EN，寄存器送⼊下⼀组数据。

在每⼀个计数器计数周期，由于输⼊的调制信号的⼤⼩不同，⽐较器输出端输出的⾼电平个数不⼀样，因⽽产⽣出占空⽐不同的脉冲宽度调制波。

一、PWM技术原理由于全控型电力半导体器件的出现，不仅使得逆变电路的结构大为简化，而且在控制策略上与晶闸管类的半控型器件相比，也有着根本的不同，由原来的相位控制技术改变为脉冲宽度控制技术，简称PwM技术。

PwM技术可以极其有效地进行谐波抑制，在频率、效率各方面有着明显的优点使逆变电路的技术性能与可靠性得到了明显的提高。

采用PwM方式构成的逆变器，其输人为固定不变的直流电压，可以通过PwM技术在同一逆变器中既实现调压又实现调频。

由于这种逆变器只有一个可控的功率级，简化了主回路和控制回路的结构，因而体积小、质量轻、可靠性高。

又因为集凋压、调频于一身，所以调节速度快、系统的动态响应好。

此外，采用PwM技术不仅能提供较好的逆变器输出电压和电流波形，而且提高了逆变器对交流电网的功率因数。

把每半个周期内，输出电压的波形分割成若干个脉冲，每个脉冲的宽度为每两个脉冲间的间隔宽度为t2，则脉冲的占空比γ为此时，电压的平均值和占空比成正比，所以在调节频率时，不改变直流电压的幅值，而是改变输出电压脉冲的占空比，也同样可以实现变频也变压的效果。

二、正弦波脉宽调制(sPwM）1．sPwM的概念工程实际中应用最多的是正弦PwM法(简称sPwM)，它是在每半个周期内输出若干个宽窄不同的矩形脉冲波，每一矩形波的面积近似对应正弦波各相应每一等份的正弦波形下的面积可用一个与该面积相等的矩形来代替，于是正弦波形所包围的面积可用这N个等幅(Vd)不等宽的矩形脉冲面积之和来等效。

各矩形脉冲的宽度自可由理论计算得出，但在实际应用中常由正弦调制波和三角形载波相比较的方式来确定脉宽：因为等腰三角形波的宽度自上向下是线性变化的，所以当它与某一光滑曲线相交时，可得到一组幅值不变而宽。

度正比于该曲线函数值的矩形脉冲。

若使脉冲宽度与正弦函数值成比例，则也可生成sPwM波形。

在工程应用中感兴趣的是基波，假定矩形脉冲的幅值Vd恒定，半周期内的脉冲数N也不变，通过理论分析可知，其基波的幅值V1m脉宽δi有线性关系在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。

脉冲密度调制原理
脉冲密度调制（Pulse Density Modulation，简称PDM）是一种数字调制技术，通过改变脉冲的密度来表示数字信号的方法。

相比于传统的脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）和脉冲位置调制（Pulse Position Modulation，简称PPM），脉冲密度调制具有更高的信号传输效率和更高的动态范围。

脉冲密度调制的原理是基于脉冲的频率来传输数字信息。

在数字信号的编码过程中，具有较高的数字值的信号被编码成更高的脉冲频率，而具有较低数字值的信号则被编码成较低的脉冲频率。

这样，通过改变脉冲的密度，就能够准确地表示数字信号。

在脉冲密度调制中，原始的模拟信号首先经过一个采样器，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。

然后，通过一个比较器，将数字信号的幅值与一个阈值进行比较。

如果数字信号的幅值大于阈值，比较器输出一个脉冲；反之，输出一个不发出脉冲的信号。

通过这样的方式，脉冲的密度就能够准确地表示数字信号的幅值变化。

而解码过程则是将脉冲密度调制的信号恢复为原始的数字信号。

解码器首先通过计算脉冲的时间间隔来确定脉冲密度，然后根据脉冲密度与数字值之间的对应关系，将信号解码为原始的数字值。

脉冲密度调制在音频传输、数据通信和图像处理等领域有着广
泛的应用。

它能够提供高质量的信号传输和较高的动态范围，同时也能够实现较低的噪声和失真。

因此，脉冲密度调制在数字通信系统中具有重要的地位，并为数字信号的高效传输做出了重要贡献。

脉冲数字调制脉冲数字调制（Pulse Code Modulation，简称PCM）是一种将模拟信号转换为数字信号的技术，它是现代通信系统中广泛使用的一种调制技术。

PCM将连续的模拟信号按照一定的规则进行采样和量化，然后编码成数字信号进行传输和处理，从而实现了模拟信号的数字化表示和传输。

在PCM中，模拟信号首先被按照一定的时间间隔进行采样，即对连续信号进行离散化。

采样的频率决定了信号的还原精度，通常采用高于信号最高频率两倍的采样频率，以确保采样后的信号能够准确还原原始信号。

采样后的信号被分为若干个等间隔的时段，每个时段内的采样值被量化为离散的数值，即将模拟信号的连续幅度转换为离散的数值。

量化的精度取决于采样值的位数，位数越多，量化精度越高，但同时也会增加数字信号的传输和处理的复杂性。

量化后，PCM使用一种编码方式将离散的量化值转换为二进制码字，以便于数字信号的传输和处理。

最常用的编码方式是二进制码编码（Binary Code），即将每个量化值用一组二进制位表示。

编码方式的选择取决于所需的传输速率和系统的容错能力。

编码后的数字信号可以通过数字通信系统进行传输，也可以在数字信号处理器中进行处理和分析，从而实现各种信号处理和控制功能。

脉冲数字调制的优点是可以准确地表示模拟信号，具有较好的抗干扰能力和误码率性能。

它在语音通信、音频和视频信号处理、数据存储和传输等领域都有广泛的应用。

例如，在电话通信中，PCM技术可以将语音信号转换为数字信号进行传输，提高通信质量和传输效率。

在音频和视频领域，PCM技术可以对音频和视频信号进行数字化处理和存储，实现高保真音质和高清晰度图像的传输和播放。

在数据存储和传输中，PCM技术可以将各种类型的数据进行数字化表示和处理，提高数据的可靠性和安全性。

脉冲数字调制是一种重要的信号处理和传输技术，通过将模拟信号转换为数字信号，实现了信号的数字化表示和传输。

它在现代通信系统、音视频处理、数据存储和传输等领域都有广泛的应用，对于提高信号质量、传输效率和数据可靠性起到了重要作用。