Simulación de computadora digital de un sistema de modulación delta y delta sigma

Abstract

El presente trabajo monográfico comprende el estudio del comportamiento del sistema de modulación delta y de algunas de sus variantes como son el sistema delta-sigma y delta adaptativo que ofrecen mejores características para determinadas aplicaciones. En conjunción con el estudio teórico se desarrollará modelos matemáticos adecuados para la simulación de los diversos tipos de sistemas de modulación delta. Esta simulación en computadores digitales nos permitirá esclarecer, comprobar y mejorar el comportamiento del sistema, dependiendo la importancia de los resultados de cuan cercano a la realidad se encuentre el respectivo modelo en que se basa determinada simulación. De la modulación delta brevemente diremos aquí que es una manera de codificar a la señal en la cual esta es convertida en una serie de pulsos binarios "0" y "1", la presencia o ausencia de los pulsos corresponde a un aumento o disminución de la señal. Los pulsos binarios son convertidos localmente (en el codificador) a una aproximación de la señal original y esta aproximación es comparada con la señal análoga en un amplificador diferencial. Si la tensión de salida de este amplificador es positiva entonces un "1" es enviado a la línea y si es negativa lo que se envía es un "0", de este modo la diferencia entre la señal original y la aproximación tienden a cero debido a la realimentación negativa. El proceso de codificación descrito produce buenos resultados cuando la señal original tiene muy poca variación de amplitud o en otras palabras cuando los cambios de amplitud no son rápidos. Pero los resultados son pobres cuando la amplitud es muy grande o muy pequeña o cuando la variación es muy brusca. De ahí que surjan diversas técnicas adaptativas tendientes a compensar este defecto. El presente trabajo tratará en uno de sus puntos sobre una técnica adaptativa comprobándose como resultado de la simulación la mejora en la transmisión de la información usando un sistema adaptativo. Otra variante del sistema delta es el llamado delta­sigma cuya aplicación en los sistemas de telemetría para las señales de video se está extendiendo. También para el caso de señales con espectro de frecuencia plano y los que tienen componente continua. Su estudio será más que nada comparativo con el sistema delta normal. En la figura 1 apreciamos un esquema del sistema delta de una manera simplificada. En cuanto al uso de la simulación podemos decir que es un método para la investigación de fenómenos que van desde el flujo de información en sistemas comerciales hasta el comportamiento de complejos sistemas mecánicos. Para la simulación de los primeros (campo comercial) a menudo han sido tratados como procesos discretos, en computadoras digitales, por medio de sistemas de simulación co­mo el GPSS (General Purpouse Simulation System). Por con­traste aquellos sistemas dinámicos continuos que son los más comunes en el campo científico e ingenieril han sido tradicionalmente simulados en computadores analógicos. Sin embargo, a medida que los sistemas bajo estudio han venido haciéndose cada vez más complejos y la necesidad de mayor precisión y flexibilidad han ido aumentando se ha incrementado el uso de computadores digitales en la aplicación de la simulación de dichos sistemas.