Modulacao Digital de Pulsos

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SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES 
AULA 7
MODULAÇÃO DIGITAL DE PULSOS
PAM, PWM, PPM, PCM, PSK, FSK...
INTRODUÇÃO
Até algumas décadas atrás, a maior parte dos sinais de 
informação tinha a forma analógica contínua. Então vieram 
os computadores e os circuitos integrados. A proliferação 
de computadores, que armazenam e processam informação 
em formas discretas de energia que são medidas em bits, 
gerou forte demanda por equipamento de transmissão de gerou forte demanda por equipamento de transmissão de 
dados digitais. Enquanto a modulação de amplitude, 
frequência e fase de portadoras contínuas por partes é 
usada para transmissão de dados digitais, uma técnica de 
modulação fundamentalmente diferente, chamada 
modulação por código de pulso (PCM), é usada para 
conversão de sinais analógicos em bits digitais.
INTRODUÇÃO / VANTAGENS
Circuitos eletrônicos digitais, equipamentos de 
processamento e sistemas de transmissão PCM têm 
algumas vantagens reais sobre seus equivalentes 
analógicos: 
• Os circuitos digitais têm custo relativamente baixo e são 
simples de interfacear. simples de interfacear. 
• A combinação de dados de computadores com sinais de 
vídeo e voz possibilita máxima flexibilidade quando todos 
estiverem em formato digital. 
INTRODUÇÃO / VANTAGENS
• Técnicas digitais que não sejam em tempo real 
possibilitam processamento de sinais que seria impossível 
apenas com circuitos analógicos. 
• O ruído não se acumula de um repetidor a outro, ao longo 
de um enlace de transmissão digital, porque os pulsos 
podem ser completamente regenerados nos repetidores.podem ser completamente regenerados nos repetidores.
Além de sinais digitais de amplitude e largura constantes, as 
técnicas de modulação em onda contínua já estudadas 
podem ser adaptadas a portadoras de pulsos. Esse tipo de 
sinal híbrido, analógico/de pulso.
Modulação analógica /de pulso
A modulação de pulsos é muito semelhante à analógica, ou 
seja:
A amplitude dos pulsos pode ser variada para produzir 
modulação por amplitude de pulso (PAM). 
A duração de pulso ou largura de pulso pode ser variada A duração de pulso ou largura de pulso pode ser variada 
para produzir modulação por largura de pulso(PWM) 
A posição de pulsos pode ser variada para produzir 
modulação por posição de pulso (PPM).
Modulação analógica X digital
Esses três tipos de modulação mencionados até agora não 
são digitais e, na verdade, requerem canais analógicos para 
transmissão. 
A PCM, por outro lado, é um sinal verdadeiramente digital e 
pode ser processado por circuitos digitaispode ser processado por circuitos digitais
computadorizados. Sinais de pulso/analógicos modulados –
PCM não é um deles- são usados com mais frequência
Modulador por Amplitude de Pulso 
(PAM) e amostragem natural
FET utilizado como porta de amostragem.
FET ligado => Tensão em curto para o terra. Não tem sinal.
FET desligado => Sinal passa para a saída.
Amp-op 1 – Isolação da entrada
R – Limita corrente de saída do amp-op 1
Amp-op 2 – Ganho de corrente
TÉCNICAS DE MODULAÇÃO DIGITAL
Amplitude Shift Keying - ASK 
(caso específico de PAM para sinal digital)
Nível 1 – tem sinal analógico
Nível 0 – não tem sinal analógico
TÉCNICAS DE MODULAÇÃO DIGITAL
Frequency Shift Keying - FSK 
Nível 1 – Frequência 1 (mais alta, no caso)
Nível 0 – Frequência 2 (mais baixa, no caso)
TÉCNICAS DE MODULAÇÃO DIGITAL
Phase Shift Keying - PSK 
Nível 1 – sem deslocamento de fase => s(f)=cos(ωt+0)
Nível 0 – com deslocamento de fase => s(f)=cos(ωt+180º)
TÉCNICAS DE MODULAÇÃO DIGITAL
Pulse Width Modulation - PWM ou
Pulse Duration Modulation - PDM
A largura ou duração do pulso varia conforme varia o valor 
instantâneo do sinal modulante (tracejado).
TÉCNICAS DE MODULAÇÃO DIGITAL
Pulse Position Modulation - PPM 
A posição do pulso varia conforme varia o valor instantâneo 
do sinal modulante (tracejado).
TÉCNICAS DE MODULAÇÃO DIGITAL
Pulse Frequency Modulation - PFM 
A frequência (f) e, consequentemente, o período (1/f) do 
pulso varia conforme varia o valor instantâneo do sinal 
modulante (tracejado).
TÉCNICAS DE MODULAÇÃO DIGITAL
Pulse Code Modulation - PCM 
Um código, em binário, é transmitido para identificar o valor 
de cada amostra do sinal modulante (tracejado) transmitido.
TÉCNICAS DE MODULAÇÃO DIGITAL
Pulse Amplitude Modulation - PAM 
A amplitude do pulso varia conforme varia o valor 
instantâneo do sinal modulante (tracejado).
PAM - Modelamento Matemático
Como descrever, matematicamente, um sinal modulado 
em PAM?
Como fica o espectro de frequências (ou velocidade 
angular) ?
PAM - Modelamento Matemático
PORTADORA eo(t):
Série de Fourier =>
Onde:
Eo – Amplitude da portadora
α – fator de atenuação das harmônicas 
To – Período da portadora
τo – Duração do pulso 
ct – ciclo de trabalho (duty cycle) ct = (τo /To)*100%
ωo – velocidade angular da portadora (ωo=2πfo)
PAM - MODULAÇÃO
Sinal modulante em(t)
em(t) acrescido de 
nível DC para viabilizar 
chaveamentochaveamento
Portadora eo(t)
Sinal modulado e(t)
e(t) =K.eo(t).[em(t)+EDC]
PAM - MODULAÇÃO
Sinal modulado e(t)
e(t) =K.eo(t).[em(t)+EDC]
Onde: 
K – constante do modulador PAM
em(t) = Em.cos(ωm.t) = sinal modulante cossenoidal 
EDC = valor DC adicionado ao sinal modulante.
PAM – espectro e forma de onda
Após tratamento matemático adequado, conclui-se que o 
sinal modulado e(t) para sinal modulante cossenoidal puro
possui o seguinte espectro e forma de onda:
........... K.Eo.(EDC+Em) K.Eo.(EDC-Em) K.Eo.EDC τo To To+τo 2To 2To+τo 
ωo+ωm ωo-ωm
2ωo+ωm 2ωo-ωm 3ωo+ωm 3ωo-ωm
PAM – espectro para em(t) com 
frequência variando no tempo
........... K.Eo.(EDC+Em) K.Eo.(EDC-Em) K.Eo.EDC τo To To+τo 2To 2To+τo 
ωo+ωm ωo-ωm
2ωo+ωm 2ωo-ωm 3ωo+ωm 3ωo-ωm