La amplificación de señales encuentra diversas aplicaciones en dispositivos de audio,
video, instrumentación, entre otras. Existen distintos parámetros que cuantifican el
desempeño de un amplificador, aunque la eficiencia en la conversión de potencia es muy
importante tanto en dispositivos portátiles como en aplicaciones de alta potencia. Los
amplificadores conmutados (clase D) tienen una eficiencia máxima teórica del 100% y es
principalmente por esto que encuentran cada vez más aplicaciones.
Para poder utilizar etapas conmutadas es necesario modular las señales antes del proceso
de amplificación propiamente dicho. El esquema de modulación define no sólo la
calidad de la señal resultante, sino también parámetros ligados a la etapa de potencia
como por ejemplo la velocidad de conmutación y la complejidad del circuito demodulador.
La modulación por ancho de pulsos es de fácil implementación y la más usada en los
últimos años, sin embargo no es posible obtener señales libres de distorsión en una banda
específica. Además la implementación digital introduce importantes productos de distorsión
en la banda de interés lo que complica considerablemente el esquema de modulación
original para obtener resultados razonables.
Una alternativa a la modulación por ancho de pulsos es la denominada modulación
click. Este esquema permite obtener señales binarias, aptas para manejar etapas conmutadas,
con alta pureza espectral y libres de distorsión. Sin embargo esta técnica fue
desarrollada enteramente para señales de tiempo continuo y tiene problemas difíciles de
resolver en su versión de tiempo discreto que, sumados a su alta complejidad, han postergado
su uso comercial.
Esta Tesis se centra en el desarrollo de un modulador enteramente discreto. La arquitectura aquí presentada permite obtener señales binarias con banda base separada y libres
de distorsión partiendo de señales muestreadas. Aunque la técnica se basa principalmente
en el esquema del modulador click de tiempo continuo, se introducen numerosos cambios
y mejoras que permiten el desarrollo de una estructura de cálculo íntegramente digital,
haciendo que la modulación de señales en tiempo discreto y sin distorsión se convierta en
un objetivo alcanzable. / Signal amplification has a wide variety of applications ranging from audio, video and
even instrumentation devices. Many parameters are used to define the performance of an
amplifier, although one of the most important is the efficiency in the energy conversion
process for both mobile and high-power devices. Switching amplifiers (class-D) are perfect
for this task because of their high efficiency, 100 % theoretically, and that is the main
reason that have increased their widespread use over the last years.
The signal has to be modulated to drive a switching-mode amplification stage. The
modulation process not only dictates the achievable quality of the modulated signal, it also
sets some parameters of the power stage such as the switching rate and the complexity
of the demodulation circuit. Pulse width modulation is one of the most widely used
modulation techniques because it is very simple to implement, however it is impossible
to completely avoid distortion problems on a given frequency band. Moreover, its digital
counterpart suffers from intermodulation products in the baseband that are difficult to
remove unless additional processing capabilities are added.
Click modulation is an interesting alternative to pulse width modulation. Using this
method it is possible to generate binary signals without any distortion components on
a user-defined frequency band. Despite its obvious advantage, click modulation was
designed to work with continuous-time signals. Its discrete-time version suffers from
aliasing and distortion if it is not properly implemented which, added to the fact that
it is a complex and computationally-intensive algorithm, has postponed its widespread
used over other modulation techniques.
This Thesis focuses on the development of an entirely digital click modulator. The
proposed architecture allows obtaining binary signals with separated baseband and free
of distortion, using discrete-time signals and transforms. Although it is based in the
continuous-time click modulator, many changes and improvements are added and as a
result an entirely digital modulator is presented which makes discrete-time, distortion-free
signal modulation an achievable objective.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uns.edu.ar/oai:repositorio.bc.uns.edu.ar:123456789/2772 |
| Date | 17 May 2013 |
| Creators | Stefanazzi, Leandro |
| Contributors | Oliva, Alejandro, Paolini, Eduardo |
| Publisher | Universidad Nacional del Sur |
| Source Sets | Universidad Nacional del Sur |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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