Multiplexação e demultiplexação

capítulo 6
Multiplexação e
demultiplexação
Um canal de comunicação ou enlace entre dois pontos é estabelecido sempre que um cabo
é conectado ou um transmissor e um receptor de rádio são configurados entre os dois
pontos. Quando existe apenas um enlace, apenas uma função – seja a transmissão de sinal,
sejam operações de controle – pode ser feita por vez. Para uma comunicação bidirecional,
um processo half duplex é configurado: as duas extremidades do enlace de comunicação
podem enviar e receber, mas não ao mesmo tempo.
A transmissão de dois ou mais sinais ao mesmo tempo pode ser realizada usando
vários cabos ou configurando um par transmissor/receptor para cada canal, mas essa
é uma abordagem cara. Na verdade, um único cabo ou enlace de rádio pode lidar com
múltiplos sinais simultaneamente usando uma técnica conhecida como multiplexação,
permitindo que centenas ou mesmo milhares de sinais possam ser combinados e
transmitidos através de um único meio. A multiplexação tornou a comunicação
simultânea mais prática e economicamente viável, ajudou a conservar espaço no
espectro e permitiu que novas aplicações sofisticadas pudessem
ser implementadas.
Objetivos deste capítulo
Explicar por que as técnicas de multiplexação são necessárias em telemetria, sistemas
de telefonia, transmissões de rádio e televisão e acesso à Internet.
Comparar a multiplexação por divisão de frequência com a multiplexação por divisão
de tempo.
Rastrear os passos na transmissão e na recepção de sinais multiplexados.
Listar os principais subtipos de multiplexação por divisão de tempo.
Definir modulação por codificação de pulso, desenhar o diagrama de um
multiplexador PCM típico e citar o principal benefício do PCM sobre outras formas de
modulação de pulso.
Listar as características do sistema de portadora T.
Explicar a diferença entre a duplexação no tempo e na frequência.
Princípios da multiplexação
A multiplexação é o processo de transmitir simultaneamente
dois ou mais sinais individuais ao longo de um único canal
(cabo ou wireless) de comunicação. Na realidade, essa técnica
aumenta o número de canais de comunicação para que mais
informações possam ser transmitidas. Frequentemente, em
comunicação é necessário ou desejável transmitir mais de
um sinal de voz ou dados simultaneamente. Uma aplicação
pode exigir múltiplos sinais, ou a redução de custos pode ser
obtida através de um único canal de comunicação para enviar sinais de informações múltiplas. Quatro aplicações que
seriam proibitivamente caras ou impossíveis sem a multiplexação são os sistemas de telefonia, telemetria, satélites e as
modernas transmissões de rádio e TV.
O maior uso da multiplexação é no sistema telefônico, em
que milhões de chamadas são multiplexadas em cabos,
linhas de longa distância, satélites e percursos wireless. A
multiplexação aumenta a capacidade da portadora para lidar com mais chamadas ao mesmo tempo, minimizando os
custos do sistema e a utilização do espectro.
Linhas, micro-ondas e antenas
Em telemetria, as características físicas de uma determinada
aplicação são monitoradas por sensíveis transdutores responsáveis por gerar sinais elétricos que variam em resposta
a mudanças no status das diferentes características físicas. As
informações geradas por sensores podem ser enviadas para
um local central de monitoramento ou podem ser usadas
como uma realimentação em um sistema de controle de malha fechada. A maioria das naves espaciais e muitas fábricas de
produtos químicos, por exemplo, usam sistemas de telemetria
para monitorar características tais como temperatura, pressão,
velocidade, intensidade luminosa, vazão e nível de um líquido.
2
O uso de um único canal de comunicação para cada característica a ser medida em um sistema de telemetria não seria
prático, por causa das múltiplas possibilidades de degradação do sinal e do alto custo. Considere, por exemplo, o monitoramento de um voo espacial. Cabos feitos de fios estão
obviamente fora de questão, e vários transmissores seria
impraticável. Se fosse usada uma sonda em um voo espacial,
seria necessário o uso de múltiplos transdutores, e também
de muitos transmissores para enviar os sinais de volta à Terra.
Por causa do custo, da complexidade, do tamanho e do peso
dos equipamentos, essa abordagem não seria viável. Claramente, a telemetria é uma aplicação ideal para multiplexação, com a qual os diferentes sinais de informações podem
ser todos enviados por um único canal.
Finalmente, a moderna transmissão FM estéreo exige técnicas de multiplexação, assim como a transmissão de som estéreo e cor na TV. A TV digital é multiplexada.
Multiplexação é realizada por um circuito eletrônico conhecido
como multiplexador. Um multiplexador simples é ilustrado na
Figura 6-1. Vários sinais de entrada são combinados pelo multiplexador em um único sinal composto que é transmitido através do meio de comunicação. Alternativamente, os sinais multiplexados podem modular uma portadora antes da transmissão.
Na outra ponta do enlace de comunicação, um demultiplexador é usado para processar o sinal composto para recuperar os sinais individuais.
Os dois tipos mais comuns de multiplexação são multiplexação por divisão de frequência (FDM – frequency-division
multplexing) e multiplexação por divisão de tempo (TDM – time-division multiplexing). Duas variações desses métodos básicos são o acesso múltiplo por divisão de frequência (FDMA
– frequency-division multiple access) e o acesso múltiplo por
divisão de tempo (TDMA – time-division multiple access). Em
geral, os sistemas FDM são usados para informações analógicas e os sistemas TDM são usados para informações digitais.
Obviamente, as técnicas de TDM também são encontradas
em muitas aplicações analógicas, porque os processos de
conversão A/D e D/A são muito comuns. A principal diferença entre essas técnicas é que, em FDM, os sinais individuais
a serem transmitidos são atribuídos a uma frequência diferente dentro de uma largura de banda comum. Em TDM, os
sinais múltiplos são transmitidos em intervalos (slots) de
tempo diferentes em um único canal.
Canal
de comunicação
único (fio ou rádio)
Múltiplos
sinais de
entrada
MUX
O multiplexador (MUX
ou MPX) combina todas
as entradas em um
único sinal
DEMUX
Sinais de
entrada
originais
O demultiplexador
(DEMUX) processa o sinal
de entrada separando-os
nos sinais individuais originais
Figura 6-1 Conceito de multiplexação.
Transmissor-multiplexadores
Multiplexação por divisão de
frequência
A Figura 6-2 mostra um diagrama em bloco geral de um sistema FDM. Cada sinal a ser transmitido alimenta um circuito
modulador. A portadora para cada modulador (fc) está em
uma frequência diferente. As frequências de portadora costumam ser igualmente espaçadas entre si ao longo de uma faixa
de frequência específica. Essas portadoras são referidas como
subportadoras. Cada sinal de entrada tem uma porção da largura de banda. O espectro resultante é ilustrado na Figura 6-3.
Qualquer um dos tipos padrão de modulação pode ser usado,
incluindo AM, SSB, FM, PM ou qualquer um dos vários métodos de modulação digital. O processo FDM divide a largura de
banda do único canal em canais menores, igualmente espaçados, cada um capaz de transportar informações em bandas
laterais.
Na multiplexação por divisão de frequÊncia (fdm), os sinais
múltiplos compartilham a largura de banda de um canal de
comunicação comum. Lembre-se que todos os canais têm
larguras de banda específicas, e alguns são relativamente amplos. Um cabo coaxial, por exemplo, tem uma largura de ban-
As saídas do modulador que contém as informações de banda lateral são adicionadas algebricamente em um misturador linear; nenhuma modulação ou geração de bandas laterais ocorre. O sinal de saída resultante é composto de todas
as subportadoras moduladas. Esse sinal pode ser usado para
Outra forma de acesso múltiplo é conhecida como acesso
mÚltiplo por divisão de cÓdigo (cdma – code-division multiple
access). Ele é muito utilizado em sistemas de telefonia móvel
para permitir que os assinantes usem uma largura de banda
comum ao mesmo tempo. Esse sistema utiliza códigos especiais atribuídos a cada usuário que pode ser identificado. O
CDMA utiliza uma técnica denominada espalhamento espectral para tornar esse tipo de multiplexação possível.
Multiplexação espacial
multiplexação espacial é o termo usado para descrever a transmissão de múltiplos sinais wireless em uma frequência comum de
tal forma que não interfiram uns com os outros. Uma maneira de fazer isso é usar transmissões de baixa potência. Quando é utilizada uma potência muito baixa, os sinais não têm longo alcance. A distância de transmissão é uma função do nível de potência,
da frequência e da altura da antena. Por exemplo, esses fatores podem ser utilizados para garantir que os sinais não se desloquem
mais de, por exemplo, 3 milhas (4,8 km). Para além dessa distância, essas mesmas frequências podem ser usadas novamente para
transportar sinais diferentes.
Outra técnica é a utilização de padrões de radiação de antena cuidadosamente controlados para direcionar os sinais para locais
diferentes de tal forma que os sinais que compartilham o mesmo canal de frequência não interfiram uns com os outros. Antenas
especiais usando vários elementos de transmissão e recepção e circuitos de deslocamento de fase formam os feixes de energia de
rádio de tal forma a minimizar ou, em alguns casos, eliminar completamente a interferência dos sinais nas proximidades de um
canal comum.
A multiplexação espacial é algumas vezes denominada de reuso de frequÊncias. Essa técnica é muito utilizada em sistemas de
telefonia via satélite e móvel.
Multiplexação e demultiplexação
Os sistemas FDM são usados para informações analógicas e os
sistemas TDM são usados para informações digitais, embora
os sinais analógicos ou digitais possam usar qualquer tipo de
multiplexação.
capítulo 6
É BOM SABER
da de cerca de 1 GHz. As larguras de banda de canais de rádio
variam, e são geralmente determinadas pela FCC e pelos tipos
de serviços de rádio envolvidos. Independentemente do tipo
de canal, a largura de banda larga pode ser compartilhada
com a finalidade de transmitir muitos sinais ao mesmo tempo.
3
Dados originais modulam
portadoras de
frequências diferentes
Sinal 1
Modulador
Para um
cabo único
Portadora fc1
Sinal 2
Modulador
Portadora fc2
Entrada 3
Antena
Modulador
Canal de
comunicação
único
Misturador
linear ou
somador
Transmissor
Todas as portadoras
são combinadas em
um único sinal composto
que modula um transmissor
Opcional
Portadora fc3
Entrada m
Modulador
Portadora fcn
Figura 6-2 A parte final da transmissão de um sistema FDM.
Linhas, micro-ondas e antenas
modular um transmissor de rádio ou pode ser transmitido
através do canal de comunicação único. Alternativamente, o
sinal composto pode tornar-se uma entrada para outro sistema multiplexado.
4
Receptor-multiplexador
A porção de entrada da recepção de um sistema FDM é mostrada na Figura 6-4. Um receptor capta o sinal e o demodula,
recuperando o sinal composto. Este é enviado a um grupo de
filtros passa-faixa, cada um centrado em uma das frequências das portadoras. Cada filtro permite a passagem apenas
de seu canal e rejeita todos os outros. Um demodulador de
canal, que vem em seguida, recupera cada sinal original de
entrada.
Aplicações FDM
Telemetria. Como indicado anteriormente, os sensores
em sistemas de telemetria geram sinais elétricos que variam
de alguma forma em resposta às mudanças nas características físicas. Um exemplo de um sensor é um termistor, um
dispositivo usado para medir a temperatura. A resistência de
um termistor varia inversamente com a temperatura: quando a temperatura aumenta, a resistência diminui. O termistor
é geralmente conectado em algum tipo de rede resistiva,
como um divisor de tensão ou uma ponte, e uma fonte de
tensão CC. O resultado é uma tensão CC de saída que varia de
acordo com a temperatura e que é transmitida para um receptor remoto para medição, leitura e gravação. O termistor
torna-se um canal de um sistema FDM.
Largura de banda
de um único canal
Largura de
banda de todo
o canal de
comunicação
fc
1
fc
2
Frequência
fc
fc
3
n
Figura 6-3 Espectro de um sinal FDM. A largura de banda de um único canal é dividida em canais menores.
Os filtros passa-faixa
selecionam os canais
individuais
O sinal recebido é
demodulado em um
sinal composto
Receptor
Sinais
originais
FPF
fc1
Demodulador
1
FPF
fc2
Demodulador
2
FPF
fc3
Demodulador
3
Demodulador
Demodulador
n
Figura 6-4 A entrada do receptor de um sistema FDM.
Outros sensores possuem diferentes tipos de saídas. Muitos
têm diferentes saídas CC e outros têm saída CA. Cada um
desses sinais é normalmente amplificado, filtrado e condicionado de outra maneira antes de ser usado para modular uma
portadora. Todas as portadoras são então adicionadas para
formar um único canal multiplexado.
As saídas do transdutor condicionadas são normalmente utilizadas para modular a frequência de uma subportadora. A variação contínua ou alternada muda a frequência de um oscilador
que opera na frequência da portadora. Tal circuito é geralmente
referido como um oscilador controlado por tensão (VCO – vol-
tage-controlled oscillator)
ou um oscilador de subportadora
(SCO – subcarrier oscillator). Para produzir FDM, cada VCO
opera em um centro diferente ou frequência de portadora. As
saídas dos osciladores das subportadoras são somadas. Um diagrama desse sistema é mostrado na Figura 6-5.
A Figura 6-6(a) mostra um diagrama em bloco de um típico
circuito VCO. Os VCOs estão disponíveis como CIs de pastilha
única. O popular CI VCO 566 consiste em uma fonte de corrente de polaridade dupla que carrega e descarrega linearmente
um capacitor externo C. O valor da corrente é definido por
um resistor R1 externo. Juntos, R1 e C definem a operação ou a
capítulo 6 FPF
fcn
Multiplexação e demultiplexação
Os demoduladores
recuperam os sinais originais
5
Sensores
Amplificadores de
condicionamento
de sinal
R1
VCO 1
Amplificador
somador
R2
VCO 2
Rf
R3
VCO 3
Antena
Modulador
de frequência
Amplificador
RF
AOP
Portadora
RF final
R4
VCO 4
Linhas, micro-ondas e antenas
Figura 6-5 Um sistema de transmissão de telemetria FDM.
6
frequência central da portadora, que pode ser qualquer valor
até cerca de 1 MHz.
mostram sua ação de realimentação, responsável por criar
um oscilador estável livre.
A fonte de corrente pode ser variada por um sinal externo,
seja CC ou CA, que é o sinal modulante de um transdutor ou
outra fonte. O sinal de entrada varia a corrente de carga e
descarga, variando, assim, a frequência da portadora. O resultado é um sinal FM direto.
A saída da fonte de corrente é uma forma de onda linear
triangular que passa por um amplificador buffer para uso
externo e passa também por um circuito Schmitt-trigger interno. Esse circuito interno gera um pulso retangular na frequência de operação que é transferido para um amplificador
buffer para uso externo.
Muitos dos VCOs são multivibradores estáveis cuja frequência é controlada pela entrada a partir dos circuitos de condicionamento de sinal. A frequência do VCO varia linearmente
na proporção da tensão de entrada. O aumento da tensão de
entrada faz a frequência do VCO aumentar. A saída retangular ou triangular do VCO é geralmente filtrada em uma onda
senoidal por um filtro passa-faixa centrado na frequência
central não modulada do VCO. Este pode ser um filtro LC
convencional ou um filtro ativo feito com um amplificador
operacional, entrada RC e malha de realimentação. A saída
senoidal resultante é aplicada ao misturador linear.
A saída do Schmitt-trigger também realimenta para a fonte
de corrente, que controla se o capacitor é carregado ou descarregado. Por exemplo, o VCO pode começar carregando o
capacitor. Quando o Schmitt-trigger detecta um nível específico na onda trigangular, ele comuta a fonte de corrente,
ocorrendo a descarga. As formas de onda na Figura 6-6(b)
O processo linear de mistura em um sistema FDM pode ser
realizado com uma simples rede de resistores. No entanto,
tais redes atenuam bastante o sinal, sendo geralmente necessária uma amplificação de tensão para sistemas práticos.
A maneira de conseguir mistura e amplificação, ao mesmo
tempo, é usar um amplificador operacional somador, como o
V
R1
CI VCO 566
Sinal
modulante
do transdutor
ou do
condicionador
de sinal
Fonte de
corrente
Schimitt
trigger
Para o somador
FPF
Realimentação
Ampificadores
buffer
C
(a)
Níveis de
disparo do
Schmitt-trigger
Triangular
Saídas
Retangular
(b)
Na maioria dos casos, os níveis de saída FM do VCO são os mesmos e, portanto, todos os resistores de entrada do amplificador
somador são iguais. Se existirem variações, as correções de amplitude podem ser realizadas fazendo as resistências de entrada
do somador ajustáveis. A saída do amplificador somador faz inverter o sinal, no entanto, isso não tem efeito sobre o conteúdo.
O sinal de saída composto é usado para modular um transmissor de rádio. Novamente, a maioria dos sistemas de telemetria usa FM, embora seja possível usar outros tipos de
modulação. Um sistema que usa FM das subportadoras VCO,
bem como FM da portadora final, é geralmente denominado
sistema FM/FM.
A entrada do receptor de um sistema de telemetria é mostrada na Figura 6-7. Um receptor super-heteródino padrão
sintonizado na frequência da portadora RF é utilizado para
captar o sinal. Um demodulador FM reproduz o sinal multiplexado composto original, inserido em um demultiplexador, que divide os sinais e reproduz as entradas originais.
A saída do primeiro demodulador FM é enviada simultaneamente para múltiplos filtros passa-faixa, cada um dos quais está
sintonizado na frequência central de um dos subcanais especificado. Cada filtro passa apenas sua subportadora e as bandas
laterais relacionadas e rejeita todas as outras. O processo de demultiplexação é, então, um dos que usa essencialmente filtros
para classificar o sinal multiplexado composto de volta aos seus
capítulo 6 mostrado na Figura 6-5. Lembre-se de que o ganho de cada
entrada é uma função da relação entre o resistor de realimentação, Rf, e o valor do resistor de entrada (R1, R2, etc.). A saída
é dada pela expressão
Multiplexação e demultiplexação
Figura 6-6 Típico circuito com um CI VCO 566.
7
Demultiplexador
Sinal
multiplexado
composto
Demodulador
FM
Receptor
super-heterodino
FPF
Discriminador
PLL
FPF
Discriminador
PLL
FPF
Discriminador
PLL
Sinais de
banda base
original para
gravação ou
apresentação
Sinal composto
para gravação
FPF
PLL
Discriminador
Figura 6-7 Um receptor de telemetria FM/FM.
componentes originais. A saída de cada filtro é a frequência do
oscilador de subportadora com sua modulação.
Linhas, micro-ondas e antenas
Esses sinais são então aplicados a demoduladores FM, também conhecidos como discriminadores. Esses circuitos tomam
o sinal FM e recriam o sinal CC ou CA original produzido pelo
transdutor. Os sinais originais são medidos ou processados
para fornecer a informação desejada a partir da fonte remota
de transmissão. Na maioria dos sistemas, o sinal multiplexado
é enviado para um gravador de dados onde é armazenado
para um possível uso futuro. Os sinais originais de saída de telemetria podem ser exibidos graficamente em um registrador
gráfico ou de outra forma convertidos em saídas úteis.
8
Os circuitos demoduladores usados em demultiplexadores
FM típicos são do tipo PLL ou do tipo média de pulso. Os circuitos PLL têm um desempenho de ruído superior sobre os
tipos média de pulso. Um discriminador PLL também é usado para demodular a saída do receptor.
Os sistemas de telemetria FDM, que são baratos e altamente confiáveis, ainda são muito usados na instrumentação de
aeronaves e mísseis e no monitoramento de dispositivos médicos, tais como marca-passo.
Sistemas de telefone. Durante décadas as empresas de
telefonia usaram a técnica FDM para enviar múltiplas con-
versas telefônicas ao longo de um número mínimo de cabos. Nessa aplicação, o sinal de voz original, na faixa de 300
a 3000 Hz, era usado para modular uma subportadora em
um sistema AM SSB que usava a banda lateral inferior (LSB).
Cada subportadora estava em uma frequência diferente, e
essas subportadoras eram então adicionadas para formar
um único canal. Esse processo de multiplexação era repetido
em vários níveis, de modo que até 10.800 telefonemas poderiam ser transportados por um único canal de comunicação,
presumindo uma largura de banda suficientemente grande.
Esse sistema FDM elaborado não é mais usado. Foi substituído
por um sistema de multiplexação por divisão de tempo (TDM)
totalmente digital, descrito mais adiante neste capítulo.
TV a cabo. Um dos melhores exemplos de FDM é a TV a
cabo, em que múltiplos sinais de TV, cada um em seu canal próprio de 6 MHz, são multiplexados em um cabo coaxial comum
ou de fibra óptica e enviados para as casas. Os sinais de TV incluem vídeo e áudio para modular portadoras que usam métodos analógicos. Cada canal utiliza um conjunto separado de
frequências portadoras, as quais podem ser adicionadas para
produzir FDM. A caixa de cabo funciona como um filtro sintonizável para selecionar o canal desejado. A Figura 6-8 mostra o
espectro no cabo. Cada canal de 6 MHz transporta o vídeo e a
voz do sinal de TV. Os cabos coaxiais e de fibra óptica têm uma
A Figura 6-9 é um diagrama em bloco geral de um modulador
multiplex FM estéreo. Os dois sinais de áudio, geralmente chamados de sinais esquerdo (L) e direito (R), se originam nos dois
microfones mostrados na figura. Esses dois sinais são enviados
para um circuito de combinação, onde são usados para formar
os sinais soma (L 1 R) e diferença (L − R). O sinal L 1 R é uma
combinação algébrica linear dos canais esquerdo e direito. O
sinal composto produzido é o mesmo como se um único microfone fosse usado para captar o som. Ele é o sinal que um
receptor mono vai ouvir. A resposta de frequência é de 50 Hz
a 15 kHz.
O circuito de combinação inverte o sinal do canal direito,
subtraindo-o assim do canal esquerdo para produzir o sinal
L − R. Estes dois sinais, L 1 R e L − R, são transmitidos de forma independente e depois recombinados no receptor para
produzir os canais individuais esquerdo e direito.
6 MHz
Voz e vídeo
em cada canal
Juntamente com os sinais L 1 R e L − R é transmitida também
uma portadora piloto de 19 kHz, gerada por um oscilador cuja
saída também modula o transmissor principal. Note que o oscilador de 19 kHz aciona um duplicador de frequência para gerar
a portadora de 38 kHz para o modulador balanceado.
Algumas estações FM também transmitem um ou mais sinais adicionais, conhecidos como sinais de autorização de
comunicação de subsidiária (SCA). O sinal SCA básico é uma
subportadora separada de 67 kHz, que é um sinal de áudio
modulado em frequência, geralmente de música. Os sinais
SCA também são usados para transmitir informações sobre
clima, esportes e finanças. Receptores FM especiais com
SCA podem captar esses sinais. A parte SCA do sistema é
geralmente usada para a difusão de música de fundo para
elevadores, lojas, escritórios e restaurantes. Se um sistema
SCA está sendo usado, a subportadora de 67 kHz, com sua
modulação de música, também será adicionada aos sinais
L − R e L 1 R para modular o transmissor FM. Nem todas
as estações transmitem SCA, mas algumas transmitem vários
canais, usando subportadoras de alta frequência adicionais.
Outro serviço alternativo fornecido por algumas estações
FM é chamado de sistema de dados radiofônicos (RDS). É
6 MHz
Frequência
Figura 6-8 O espectro em um cabo coaxial de um sistema de TV a cabo com canais de 6 MHz.
Multiplexação e demultiplexação
Transmissão de FM estéreo. Na gravação estéreo original são usados dois microfones para gerar dois sinais de áudio
separados. Os dois microfones captam o som de uma fonte
comum, como uma voz ou uma orquestra, mas a partir de diferentes direções. A separação dos dois microfones fornece
diferenças suficientes nos dois sinais de áudio para proporcionar uma reprodução mais realista do som original. Quando
o som estéreo é reproduzido, os dois sinais podem vir de uma
fita cassete, um CD ou alguma outra fonte. Esses dois sinais
independentes devem de alguma forma ser transmitidos por
um único transmissor. Isso é feito através de técnicas FDM.
O sinal L − R é usado para modular a amplitude de uma portadora de 38 kHz em um modulador balanceado. O modulador
balanceado suprime a portadora, mas gera as bandas laterais
superior e inferior. O espectro resultante do sinal modulante
composto é mostrado na Figura 6-10. Conforme mostrado, a
faixa de frequência do sinal L 1 R é de 50 Hz a 15 kHz. Uma vez
que a resposta de frequência de um sinal FM é de 50 a 15 kHz,
as bandas laterais do sinal L − R estão na faixa de frequência de
38 kHz ± 15 kHz ou 23 a 53 kHz. Esse sinal de portadora suprimida, DSB, é adicionado algebricamente e transmitido junto ao
sinal de áudio padrão L 1 R.
capítulo 6 largura de banda enorme e podem transportar mais de 100 canais de TV. Muitas empresas de TV a cabo também usam seus
sistemas de cabos para acesso à Internet. Um modem (modulador-demodulador) especial possibilita que dados de computador sejam transmitidos e recebidos em velocidades muito altas.
Você irá aprender mais sobre modems de cabo no Capítulo 7.
9
Ou entrada estéreo de fita cassete, CD, etc.
Microfone
Esquerdo (L)
Direito (R )
Circuito de
combinação
(L R )
(L R)
Oscilador
19 kHz
Modulador
balanceado
Duplicador
de frequência
38 kHz
Misturador
linear
Transmissor
FM
Piloto 19 kHz
Fonte de
música
Modulador de
frequência
SCA
Oscilador de
subportadora
67 kHz
Dados
RDS
1187,5 b/s
Modulador
QPSK
Oscilador de
subportadora
57 kHz
Figura 6-9 Diagrama em bloco geral de um modulador multiplex FM estéreo, multiplexador e transmissor.
Subportadora
suprimida
Linhas, micro-ondas e antenas
Piloto
10
L R
50 Hz
Subportadora
RDS
RDS
L R
15 kHz 23 kHz
19 kHz
37,95 kHz
38,05 kHz
38 kHz
Subportadora
SCA
SCA
53 kHz
74,5 kHz
57 kHz
Frequência (kHz)
Figura 6-10 Espectro de um sinal FM estéreo multiplex. Esse sinal modula em frequência a portadora RF.
67 kHz
Assim como em outros sistemas FDM, todas as subportadoras são adicionadas com um misturador linear para formar
um único sinal (Figura 6-10). Esse sinal é usado para modular a frequência da portadora do transmissor. Novamente,
note que o FDM simplesmente ocupa uma porção do espectro de frequências. Há espaço suficiente entre as esta-
Sinal
composto
Receptor
super-heteródino
FPB
Na interface de entrada do receptor a demodulação é realizada com um circuito semelhante ao ilustrado na Figura
6-11. O receptor super-heteródino FM capta, amplifica e
translada o sinal para uma frequência intermediária, geralmente 10,7 MHz e, em seguida, é demodulado. A saída do
demodulador é o sinal original multiplexado. Os circuitos
adicionais agora separam os vários sinais e os reproduzem
em suas formas originais.
O áudio original do sinal L 1 R é extraído simplesmente
passando o sinal multiplex através de um filtro passa-baixas.
Apenas o áudio original, de 50 a 15 kHz, passa. Esse sinal é totalmente compatível com receptores FM mono que não possuem a capacidade estéreo. Em um sistema estéreo, o sinal
de áudio L 1 R passa por uma matriz linear ou combinador
onde é misturado com o sinal L − R para criar os dois canais
separados, L e R.
(L R )
Combinador
linear
15 kHz
corte
Demodulador
FM
Modulador
balanceado
FPF
L Amplificador
de potência
Alto-falantes
R
(L R )
38 kHz
FI
10,7 MHz
38 kHz
FPF
Opcional
RDS
Duplicador
de frequência
19 kHz
FPF
Demodulador
QPSK
Display
LCD
57 kHz
SCA
Amplificador
FPF
Demodulador
FM
67 kHz
Figura 6-11 Demultiplexação e recuperação dos sinais FM estéreo e SCA.
Alto-falante
Multiplexação e demultiplexação
Os dados a serem transmitidos são usados para modular outra subportadora de 57 kHz. Esse é o terceiro harmônico da
portadora piloto de 19 kHz e, assim, ajuda a evitar a interação com os sinais estéreos. Uma forma de modulação de fase
chamada modulação de fase em quadratura (QPSK) é usada
para modular a subportadora. A taxa de dados em série é
1187,5 bits por segundo (bps).
ções adjacentes FM de modo que as informações adicionais
podem ser acomodadas. Tenha em mente que cada subportadora adicional reduz a quantidade pela qual o sinal
principal L 1 R pode modular a portadora, já que a tensão
máxima de modulação total é determinada pela largura do
canal legal.
capítulo 6 muito utilizado em autorrádios e alguns receptores estéreo de casa. Ele permite que dados digitais sejam transmitidos para um receptor FM. Alguns exemplos dos tipos
de dados transmitidos incluem dados da estação FM, dados meteorológicos e de viagem e notícias curtas. Um uso
popular do RDS é transmitir o nome do artista e da música que estão sendo apresentados pela estação. Os dados
transmitidos são exibidos em um display de cristal líquido
(LCD) no receptor.
11
O sinal multiplexado também é aplicado a um filtro passa-faixa que permite a passagem da subportadora suprimida
de 38 kHz com suas bandas laterais. Esse é o sinal l − r que
modula a portadora de 38 kHz. Esse sinal passa por um modulador balanceado para demodulação.
A portadora piloto de 19 kHz é extraída ao passar o sinal multiplexado por um filtro de banda estreita. Essa subportadora de
19 kHz passa então por um circuito amplificador e duplicador
de frequência que produz um sinal de portadora de 38 kHz que
é enviado ao modulador balanceado, cuja saída é, obviamente,
o sinal de áudio l − r. Este é enviado ao combinador resistivo
linear junto com o sinal l 1 r.
O combinador linear produz tanto a soma quanto a subtração desses dois sinais. Além disso, produz o canal esquerdo:
(l 1 r) 1 (l − r) 5 2l. A subtração produz o canal direito:
(l 1 r) – (l − r) 5 2r. Os sinais de áudio esquerdo e direito
são enviados para amplificadores de áudio separados e, finalmente, para os alto-falantes.
Se for usado um sinal SCA, um filtro passa-faixa separado
centrado na subportadora de 67 kHz irá extrair o sinal e
enviá-lo a um demodulador FM, cuja saída é então enviada
para um amplificador de áudio separado e alto-falante.
Linhas, micro-ondas e antenas
Se o sinal RDS for utilizado, um filtro passa-faixa de 57 kHz
seleciona esse sinal e o envia para uma demodulação QPSK.
Os dados digitais recuperados são exibidos no LCD do receptor. Normalmente, os dados recuperados são enviados
ao microprocessador de controle integrado ao receptor, que
também controla o display LCD, onde os dados são condicionados antes da visualização.
12
Todos os circuitos utilizados no processo de demultiplexação estão geralmente contidos em um único CI. Na verdade,
a maioria dos receptores FM está contida em um único chip
que inclui o circuito FI, o demodulador e o demultiplexador.
Note que a multiplexação e a demultiplexação de FM estéreo
em um aparelho de TV são exatamente como descrito acima,
mas com uma FI diferente.
Sinal 1
Sinal 2
Sinal 3
Tempo
Um quadro
Figura 6-12 O conceito básico do TDM.
ExEMPlo 6-1
Um serviço de TV a cabo usa um único cabo coaxial com uma
largura de banda de 860 MHz para transmitir sinais de TV para
vários assinantes. Cada sinal de TV tem uma largura de 6 MHz.
Quantos canais podem ser transportados?
Total de canais 5 860/6 5 143,33 ou 143
Multiplexação por divisão
de tempo
Em FDM, múltiplos sinais são transmitidos através de um
único canal, sendo que cada sinal é alocado em uma porção
do espectro dentro dessa largura de banda. Na multiplexação
por divisão do tempo (tdm), cada sinal ocupa toda a largura de banda do canal. No entanto, cada sinal é transmitido
apenas por um breve período. Em outras palavras, múltiplos
sinais de transmissão se revezam em um único canal, conforme o diagrama na Figura 6-12. Aqui, cada um dos quatro
sinais transmitidos pelo canal único, tem a permissão de usar
o canal por um tempo fixo, um após o outro. Uma vez que os
quatro tenham sido transmitidos, o ciclo se repete.
O TDM pode ser usado com sinais digitais e analógicos. Por
exemplo, se os dados consistem em bytes sequenciais, 1
byte de dados de cada fonte pode ser transmitido durante
o intervalo de tempo atribuído a um canal particular. Cada
um dos intervalos (slots) de tempo mostrado na Figura 6-12
pode conter um byte de cada uma das quatro fontes. Um canal transmite 8 bits e então para, enquanto o próximo canal
transmite 8 bits. O terceiro canal transmite então sua palavra
de dados, e assim por diante. O ciclo se repete em uma taxa
de velocidade alta. Ao utilizar essa técnica, os bytes de dados
dos canais individuais podem ser intercalados ou entrelaçados. O sinal de canal único resultante é um fluxo de bits digitais que é decifrado e remontado no receptor.
Sinal 4
Sinal 1
Sinal 2
Nota: Intervalos de tempo
iguais para cada sinal
Tempo
Multiplexadores PAM
O mais simples multiplexador temporal funciona como uma
chave mecânica, ou eletrônica, de um polo e múltiplas posições que amostra sequencialmente as múltiplas entradas
analógicas com uma taxa elevada de velocidade. Uma chave
mecânica básica rotativa é mostrada na Figura 6-14. O braço
da chave é girado por um motor e permanece momentaneamente em cada contato, permitindo que o sinal de entrada
passe para a saída. Em seguida, a chave muda rapidamente
para o próximo canal, permitindo que esse canal passe por
um período fixo. Os canais restantes são amostrados da mes-
Entradas
analógicas
Contatos
Figura 6-14 Multiplexador simples com chave rotativa.
ma forma. Após cada sinal ser amostrado, o ciclo repete. O
resultado é que os quatro sinais analógicos são amostrados,
gerando sinais modulados em amplitude que são intercalados. A velocidade de amostragem é diretamente relacionada
à velocidade de rotação, e os tempos de permanência do
braço da chave em cada contato depende da velocidade de
rotação e da duração do contato.
A Figura 6-15 ilustra como quatro sinais analógicos diferentes são amostrados por essa técnica. Os sinais A e C são sinais
analógicos que variam continuamente, o sinal B é uma rampa
linear contínua positiva e o sinal D é uma tensão CC constante.
É BOM SABER
A taxa de comutação ou de multiplexação é derivada da multiplicação do número de amostras por quadro pela taxa de quadro.
Chaves comutadoras.
Sinal analógico
Amplitude
Pulsos amostrados
Intervalo de
amostragem
Braço
Tempo de pulso
de amostragem estreito
Tempo
Figura 6-13 Amostragem de um sinal analógico para produzir
a modulação por amplitude de pulso.
Logo quando surgiram os sistemas de telemetria TDM/PAM, os multiplexadores eram uma
forma de chave rotativa conhecida como comutador. Uma
chave com múltiplos seguimentos era conectada aos diversos sinais de entrada enquanto uma escova de alta velocidade rotacionada por um motor CC amostrava rapidamente os
sinais enquanto passava sobre os contatos. (Os comutadores
já foram totalmente substituídos por circuitos eletrônicos, os
quais são discutidos na próxima seção.)
Na prática, a duração dos pulsos de amostra é menor que o
tempo alocado para cada canal. Por exemplo, suponha que o
comutator, ou a chave multiplexada, leve 1 ms para se mover
de um contato para outro. Os contatos podem ser configurados
de modo que cada amostra seja de 1 ms. Normalmente, a dura-
Multiplexação e demultiplexação
A amostragem de um sinal analógico gera a modulação por
amplitude de pulso (PAM). Como mostrado na Figura 6-13,
o sinal analógico é convertido em uma série de pulsos de
largura constante, cuja amplitude segue o formato do sinal
analógico. O sinal analógico original é recuperado ao passar
por um filtro passa-baixas. Em TDM usando PAM, um circuito
denominado multiplexador (MUX) amostra várias fontes de
sinal analógico; os pulsos resultantes são intercalados e, em
seguida, transmitidos através de um único canal.
Saída
multiplexada
capítulo 6
A transmissão de dados digitais por TDM é simples e consiste
na divisão dos dados digitais em partes que são facilmente
atribuídas a diferentes slots de tempo. O TDM também pode
ser usado para transmitir sinais analógicos contínuos, sejam
eles voz, vídeo ou telemetria. Isso é feito amostrando o sinal
análogo repetidamente em uma taxa elevada e, em seguida,
convertendo as amostras para números binários proporcionais e transmitindo-os serialmente.
13
C
A
B
D
Quatro
analógicas
ração da amostra seja igual, cada canal é alocado, portanto,
em 10/4 5 2,5 ms. (Como indicado anteriormente, o período
completo de 2,5 ms não seria usado. A duração da amostra
durante esse intervalo pode ser, por exemplo, apenas 1 ms.)
Visto que são obtidas quatro amostras por quadro, a taxa de
comutação é 4 3 100 ou 400 pulsos por segundo.
Multiplexadores eletrônicos. Em sistemas TDM/PAM
práticos, são usados circuitos eletrônicos em vez de chaves
mecânicas ou comutadores. O multiplexador em si é normalmente implementado com FETs, que são chaves on/off quase
ideais e podem ligar e desligar em velocidades muito altas. A
Figura 6-16 ilustra um circuito TDM/PAM completo.
Tempo
C
A
B
D
Saídas
PAM
Um
quadro
Tempo
Figura 6-15 Multiplexador por divisão de tempo PAM de
quatro canais.
Linhas, micro-ondas e antenas
ção da amostra é definida para ser cerca de metade do valor de
período do canal (nesse exemplo 0,5 ms).
14
Uma revolução completa da chave comutadora é conhecida
como quadro (frame). Em outras palavras, durante um quadro, cada canal de entrada é amostrado uma vez. O número
de contatos na chave multiplexada, ou comutador, define o
número de amostras por quadro. O número de quadros concluídos em 1 s é chamado de taxa de quadro. Multiplicando
o número de amostras por quadro pela taxa de quadro, obtemos a taxa de comutação ou taxa de multiplex, que é a frequência básica do sinal composto, o sinal multiplexado final
que é transmitido através do canal de comunicação.
Na Figura 6-15, o número de amostras por quadro é 4. Suponha que a taxa de quadro seja de 100 quadros por segundo.
Portanto, o período para um quadro é 1/100 5 0,01 s 5 10
ms. Durante esse período de quadro de 10 ms, cada um dos
quatro canais é amostrado uma vez. Considerando que a du-
O multiplexador é um circuito somador com AOP que usa
MOSFETs em cada resistor de entrada. Quando o MOSFET
está conduzindo, apresenta uma resistência muito baixa e,
portanto, se comporta como uma chave. Quando o transistor
está desligado, nenhuma corrente flui através dele; portanto, se comporta como uma chave aberta. Um pulso digital
aplicado na porta do MOSFET liga o transistor. A ausência
de pulso significa que o transistor está desligado. Os pulsos
de controle para as chaves MOSFETs são tais que apenas um
MOSFET é ligado a cada vez. Esses MOSFETs são ligados em
sequência pelo circuito digital ilustrado.
Todas as chaves MOSFET são conectadas em série com resistores (R1 2 R4), o que, em combinação com o resistor de
realimentação (Rf) no circuito AOP, determina o ganho. Para
efeitos desse exemplo, suponha que a entrada e os resistores de realimentação sejam todos iguais em valor; em outras
palavras, o circuito AOP tem um ganho de 1. Visto que esse
circuito AOP somador inverte a polaridade dos sinais analógicos, ele é seguido por outro AOP inversor que mais uma
vez inverte, restaurando a polaridade apropriada.
Todo o circuito mostrado na Figura 6-16 normalmente faz parte de um único CI. Os multiplexadores com MOSFET estão disponíveis com 4, 8 e 16 entradas, e esses podem ser agrupados
para lidar com um número ainda maior de entradas analógicas.
Os pulsos de controle digital são desenvolvidos pelos circuitos contador e decodificador mostrados na Figura 6-16. Visto
que existem quatro canais, é necessário um contador de quatro estados. Esse contador pode ser implementado com dois
flip-flops, que representam os quatro estados discretos (00,
01, 10 e 11) que são os equivalentes binários dos números
decimais 0, 1, 2 e 3. Portanto, os quatro canais podem ser rotulados de 0, 1, 2 e 3.
0
Chave MOSFET
R1
Entradas analógicas
R2
1
2
Rf
Inversor
R3
3
R4
11 (3)
01 (1)
10 (2)
4
3
Somador
Saída
multiplexada
00 (0)
2
1
Decodificadores
com portas AND
Monoestável
A
A
B
B
Clock
T
A
A
T
B
B
O multivibrador monoestável desenhado na Figura 6-16 é
usado para disparar todas as portas AND do decodificador na
frequência do clock. Ele produz um pulso de saída cuja duração é definida para ser o intervalo de amostragem desejado,
nesse caso 1 ms.
Cada vez que o pulso de clock ocorre, o monoestável gera o
seu pulso, que é aplicado simultaneamente nas quatro portas AND do decodificador. Em um determinado momento,
apenas uma das quatro portas é habilitada. A saída da porta habilitada é um pulso cuja duração é a mesma que a do
monoestável.
Quando o pulso ocorre, liga o MOSFET associado e permite
que o sinal analógico a ser amostrado passe pelo AOP para a
saída. A saída do AOP final é o sinal PAM multiplexado como
o da Figura 6-15. A saída PAM é usada para modular uma
portadora para a transmissão para um receptor. Os métodos
de modulação normalmente usados são FM e PM.
Circuitos demultiplexadores
Uma vez que o sinal PAM composto é recuperado no receptor, é aplicado a um demultiplexador (DEMUX). O demultiplexador é, naturalmente, o inverso de um multiplexador. Ele
tem uma única entrada e várias saídas, uma para cada sinal
de entrada original. O circuito típico de um DEMUX é mostrado na Figura 6-18. Um demultiplexador de quatro canais tem
uma única entrada e quatro saídas. A maioria dos demultiplexadores usa FETs acionados por um contador-decodificador. Os sinais PAM individuais são enviados para AOPs onde
capítulo 6 Um circuito oscilador de clock dispara o contador com dois
flip-flops. O clock e as formas de onda dos flip-flops são ilustrados na Figura 6-17. As saídas dos flip-flops são aplicadas
ao decodificador com portas AND que são configuradas para
reconhecer as quatro combinações binárias, 00, 01, 10 e 11.
A saída de cada porta do decodificador é aplicada a uma das
portas do multiplexador FET.
Multiplexação e demultiplexação
Figura 6-16 Um multiplexador por divisão de tempo usado para produzir modulação por amplitude de pulso.
15
qual os pulsos PAM ocorrem e é determinada pelo clock do
multiplexador de transmissão.
Clock
A
Os pulsos retangulares na saída do limitador são aplicados a
um filtro passa-faixa, o que elimina os harmônicos superiores,
criando um sinal de onda senoidal na frequência do clock de
transmissão. Esse sinal é aplicado ao circuito detector de fase
em um PLL, juntamente com a entrada do oscilador controlado por tensão (VCO). O VCO é configurado para operar na
frequência dos pulsos PAM. No entanto, a frequência VCO é
controlada por uma tensão CC de erro aplicada à sua entrada.
Essa entrada é derivada da saída do detector de fase, que é
filtrado por um filtro passa-baixas para obter uma tensão CC.
B
Monoestável
1
2
Saídas
das portas 3
AND
4
Um quadro
Figura 6-17 Formas de onda para um multiplexador PAM.
passam por buffers e amplificadores. Eles são então enviados
para filtros passa-baixas, onde são suavizados para formar os
sinais analógicos originais.
O principal problema encontrado na demultiplexação é a
sincronização. Ou seja, para o PAM ser exatamente demultiplexado nos sinais amostrados originalmente, a frequência
de clock utilizada no demultiplexador do receptor deve ser
idêntica à utilizada na transmissão no multiplexador. Além
disso, a sequência do demultiplexador deve ser idêntica à
do multiplexador de forma que quando o canal 1 está sendo
amostrado no transmissor, o canal 1 é ativado no demultiplexador do receptor ao mesmo tempo. Essa sincronização é
geralmente realizada por um pulso especial de sincronismo
incluído como uma parte de cada frame. Alguns dos circuitos
utilizados para a frequência de clock e sincronismo de quadro são discutidas nas seções seguintes.
Linhas, micro-ondas e antenas
Recuperação de clock. Em vez de usar um oscilador de
16
clock livre definido para uma frequência idêntica à do clock do
sistema transmissor, o clock para o demultiplexador é derivado
do próprio sinal PAM recebido. Os circuitos mostrados na Figura
6-19, denominados de recuperação de CLOCK, são normalmente
usados para gerar os pulsos de clock no demultiplexador.
Na Figura 6-19(a), o sinal PAM foi aplicado a um circuito amplificador/limitador que primeiro amplifica todos os pulsos
recebidos para um nível maior e, em seguida, ceifa os mesmos em um nível fixo. Portanto, a saída do limitador é uma
onda retangular de amplitude constante cuja frequência de
saída é igual à taxa de comutação. Essa é a frequência na
É BOM SABER
Circuitos de recuperação de clock são usados para resolver o
problema de sincronização encontrados na demultiplexação.
O detector de fase compara a fase da onda de entrada senoidal
PAM com a onda senoidal do VCO. Se existe um erro de fase, o
detector de fase produz uma tensão de saída que é filtrada para
fornecer uma tensão CC variável. O sistema é estabilizado ou
sincronizado quando a frequência de saída do VCO for idêntica
à frequência de onda senoidal derivada da entrada PAM. A diferença é que os dois são deslocados em fase de 90°.
Se a frequência do sinal PAM varia, por algum motivo, o detector de fase capta a variação e gera um sinal de erro que é
usado para alterar a frequência do VCO para igualar com a
frequência do PAM. Devido à característica de malha fechada
do sistema, o VCO rastreia automaticamente mesmo uma pequena variação de frequência no sinal PAM, garantindo que
a frequência de clock usada no demultiplexador sempre se
iguale perfeitamente com a do sinal PAM original.
O sinal de saída do VCO é aplicado a um gerador de pulso
monoestável, o que gera pulsos retangulares na frequência
adequada. Esses pulsos são usados para acionar o contador
no demultiplexador; o contador gera os pulsos para acionamento das chaves FET do demultiplexador.
O circuito de pulsos de clock de malha aberta mais simples é
mostrado na Figura 6-19(b). Novamente, o sinal PAM é aplicado a um amplificador/limitador e, em seguida, a um filtro passa-faixa. A saída de onda senoidal do filtro passa-faixa é amplificada e aplicada a um circuito de deslocamento de fase que
17
Monoestável
3
2
Clock
R4
R3
Entradas analógicas
R2
1
capítulo 6 4
T
11 (3)
2
T
B
B
1
Rf
A
A
B
B
Decodificadores
com portas AND
00 (0)
Chave MOSFET
01 (1)
Contador de 2 bits
A
A
3
10 (2)
Multiplexação e demultiplexação
Figura 6-18 Um demultiplexador PAM.
Sinal PAM
multiplexado
0
R1
Decodificador
1 de 4
AOP
Sinais
analógicos
recuperados
FPB
FPB
FPB
FPB
PLL
Amplificador
ceifador/limitador
Entrada PAM
Detector de fase
BPF
LPF
VCO
Monoestável
Tensão
de erro
Clock para o demultiplexador PAM
(a)
Amplificador/
limitador
Entrada PAM
Amplificador
FPF
Deslocador
de fase
de 90º
Monoestável
Clock para o demultiplexador
(b)
Figura 6-19 Dois circuitos PAM de recuperação de clock. (a) Malha fechada. (b) Malha aberta.
Linhas, micro-ondas e antenas
produz um deslocamento de 90° na frequência de operação.
Essa onda senoidal de fase deslocada é aplicada a um gerador
de pulso que, por sua vez, gera os pulsos de clock para o demultiplexador. Uma desvantagem dessa técnica é que o circuito de deslocamento de fase é fixo para gerar um deslocamento
de fase de 90° em apenas uma frequência e, assim, pequenos
deslocamentos na frequência de entrada produzem pulsos de
clock cuja temporização não é perfeitamente precisa. No entanto, na maioria dos sistemas em que variações de frequência
não são grandes, o circuito opera de forma confiável.
18
Sincronismo de quadros. Após a obtenção dos pulsos
de clock na frequência adequada, é necessário sincronizar os
canais multiplexados. Isso geralmente é feito com um pulso
de sincronização especial (sync) aplicado a um dos canais de
entrada no transmissor. No sistema de quatro canais discutido anteriormente, apenas três sinais reais são transmitidos. O
quarto canal é usado para transmitir um pulso especial cujas
características são únicas de alguma forma para que ele possa ser facilmente reconhecido. A amplitude do pulso pode
ser maior do que o pulso de dados de maior amplitude, ou a
largura do pulso pode ser maior do que os pulsos derivados
da amostragem dos sinais de entrada. São usados circuitos
especiais para detectar o pulso de sincronização.
A Figura 6-20 mostra um exemplo de um pulso de sincronismo que é maior em amplitude do que o valor do pulso
máximo de qualquer sinal de dados. O pulso sync também
é o último a ocorrer no quadro. No receptor, um circuito
comparador é usado para detectar o pulso de sincronismo.
Uma entrada para o comparador é ajustada em uma tensão
de referência CC ligeiramente superior à amplitude máxima
possível para os pulsos de dados. Quando ocorre um pulso
maior do que a amplitude de referência, ou seja, o pulso de
sincronismo, o comparador gera imediatamente um pulso
de saída, que pode então ser usado para sincronismo. Como
alternativa, é possível não transmitir um pulso durante um
intervalo de canal, deixando um espaço em branco em cada
quadro que pode ser detectado, para fins de sincronismo.
Quando o pulso de sincronismo é detectado no receptor, ele
funciona como um pulso de reset para o contador no circuito
demultiplexador. No final de cada quadro, o contador é zerado (canal 0 é selecionado). Quando o próximo pulso PAM
ocorre, o demultiplexador é definido para o canal adequado.
Pulso
sync
Máxima amplitude
de pulso para qualquer
canal
Sinal
PAM
№ do canal
1
2
3
1
Comparador
PAM
signal
Referência
CC
Saída
sync
Um quadro
Figura 6-20 Pulso sync de quadro e comparador para detecção.
Modulação por codificação de
pulso
A forma mais popular de TDM usa a modulação por codificação de pulso (pcm), na qual múltiplos canais de dados digitais são transmitidos de forma serial. Cada canal é associado
a um intervalo de tempo para transmitir uma palavra binária
FPB
Chaves
do
DEMUX FET
Entrada
PAM
FPB
FPB
Decodificador
Detector
de sync
Contador
Reset
Circuito de
recuperação
de clock
Figura 6-21 Demultiplexador PAM completo.
Sinais
analógicos
originais
recuperados
Multiplexadores PCM
Quando o PCM é usado para transmitir sinais analógicos, os sinais são amostrados com um multiplexador, como descrito anteriormente para o PAM, e depois convertido por um conversor
A/D em uma série de números binários, onde cada número é
proporcional à amplitude do sinal analógico nos pontos diferentes de amostragem. Essas palavras binárias são convertidas
do formato paralelo para série e, em seguida, transmitidas.
No receptor, os vários canais são demultiplexados e os números binários sequenciais originais, recuperados, armazenados
em uma memória digital e transferidos para um conversor
D/A que reconstrói o sinal analógico. (Obviamente, quando
os dados originais são estritamente digitais, a conversão D/A
não é necessária.)
Quaisquer dados binários, multiplexados ou não, podem ser
transmitidos via PCM. As sondas espaciais têm câmeras de vídeo embutidas cujos sinais de saída são digitalizados e transmitidos de volta à Terra em formato binário. Esses sistemas
de vídeo PCM possibilitam a transmissão de imagens gráficas em distâncias incríveis. Em apresentações multimídia de
computador os dados de vídeo são digitalizados e transmitidos através de técnicas de PCM para locais remotos.
A Figura 6-22 mostra um diagrama em bloco geral dos principais componentes de um sistema PCM, onde os sinais
analógicos de voz são as entradas iniciais. Os sinais de voz
são aplicados em conversores A/D que geram uma palavra
binária em paralelo de 8-bit (byte) cada vez que um amostra
é obtida. Visto que os dados digitais devem ser transmitidos
de forma serial, a saída do conversor A/D passa por um regis-
Multiplexação e demultiplexação
Finalmente, na saída do demultiplexador os filtros passabaixas separam cada canal para recuperar o sinal original
analógico. A Figura 6-21 mostra o demultiplexador PAM
completo.
de dados. O fluxo de dados de vários canais são intercalados
e transmitidos sequencialmente.
capítulo 6
Então, os pulsos de clock acionam o contador na sequência
correta para demultiplexação.
19
Sinal PCM em banda base
Para um cabo
par trançado
ou coaxial
Condificação
Voz
ADC
Amplificador
RF de potência
Registrador de
deslocamento
Clock
Canais
de entrada
similares
Digital
MUX
Modulador
AM ou FM
PCM/AM
ou PCM/FM
Oscilador da
portadora
Decodificador
Clock
Contador
Figura 6-22 Um sistema PCM.
trador de deslocamento, que produz uma saída de dados em
série a partir da entrada em paralelo. Em sistemas de telefonia, um codec cuida da conversão A/D de paralelo para série.
O circuito oscilador de clock aciona o registrador de deslocamento para operar na taxa de bits desejada.
Linhas, micro-ondas e antenas
A multiplexação é feita com um simples MUX digital. Visto
que todos os sinais a serem transmitidos são binários, pode
ser usado um multiplexador padrão construído de portas
lógicas. Um contador binário aciona um decodificador que
seleciona o canal de entrada desejado.
20
A saída multiplexada é uma forma de onda de dados em série
das palavras binárias intercaladas. Esse sinal digital em banda
base pode então ser codificado e transmitido diretamente
sobre um cabo par trançado, coaxial ou fibra óptica. Alternativamente, o sinal PCM binário pode ser usado para modular
uma portadora. Uma forma de modulação de fase conhecida
como chaveamento de fase C (PSK) é a mais usada.
A Figura 6-23 mostra os detalhes de um multiplexador PCM
de quatro entradas. Normalmente, as entradas desse multiplexador vem de um conversor A/D. As entradas binárias são
aplicadas a um registrador de deslocamento, que pode ser
carregado a partir de uma fonte paralela, como um conversor
A/D ou outra fonte em série. Na maioria dos sistemas de PCM,
os registradores de deslocamento são parte de um codec.
O multiplexador em si é um circuito digital familiar conhecido como seletor de dados. Ele é composto pelas portas de
1 a 5. Os dados em série são aplicados às portas de 1 a 4;
somente uma porta de cada vez é habilitada por um decodificador 1 de 4. Os dados em série a partir da porta habilitada
são passados pela porta OR, porta 5, e aparecem na saída.
Agora, suponha que todos os registradores de deslocamento
são carregados com os bytes a serem transmitidos. O contador AB de 2 bits é inicializado, enviando o código 00 para
o decodificador. Isso ativa a saída 00, habilitando a porta 1.
Note que a saída do decodificador também habilita a porta
6. Os pulsos de clock começam a disparar o registrador de
deslocamento 1 e os dados saem, um bit de cada vez. Os bits
em série passam pelas portas 1 e 5 para a saída. Ao mesmo
tempo, o contador de bits, que é um circuito divisor por 8,
mantém o controle do número de bits deslocados. Quando
ocorrem 8 pulsos, todos os 8 bits do registrador de deslocamento foram transmitidos. Após a contagem 8 pulsos de
clock, o contador de bit recicla e aciona o contador de 2 bits.
Seu código é agora 01. Isso habilita as portas 2 e 7. Os pulsos de clock continuam, e agora o conteúdo do registrador
de deslocamento 2 é deslocado para fora 1 bit de cada vez.
Os dados em série passam pelas portas 2 e 5 para a saída.
Novamente, o contador conta 8 bits e, em seguida, recicla
todos os bits no registrador de deslocamento 2. Isso dispara
novamente o contador de 2 bits, cujo código agora é 10. Isso
habilita as portas 3 e 8. O conteúdo do registrador de deslocamento 3 é agora deslocado para fora. O processo se repete
para o conteúdo do registrador de deslocamento 4.
Quando o conteúdo de todos os quatro registradores de
deslocamento é transmitido uma vez, um quadro PCM é formado (ver Figura 6-23). Os dados nos registradores de deslocamento são então atualizados (a amostra seguinte do sinal
analógico convertido), e o ciclo se repete.
Se o clock na Figura 6-23 for 64 kHz, a taxa de bits é 64 quilobits por segundo (kbps) e o intervalo de bit é 1/64.000 5
15,625 ms. Com 8 bits por palavra, leva 8 3 15,625 5 125 ms
para transmitir uma palavra. Isso significa que a taxa de
26
palavra é 1/125 3 10 5 8 kbytes/s. Se os registradores de
deslocamento obtiverem dados de um conversor D/A, a taxa
de amostragem será de 125 ms ou 8 kHz. Essa é a taxa usada em sistemas de telefonia para a amostragem de sinais de
voz. Considerando uma frequência de voz máxima de 3 kHz,
a taxa de amostragem mínima é o dobro, ou 6 kHz; assim,
uma taxa de amostragem de 8 kHz é mais que adequada
para representar com precisão e reproduzir o sinal de voz
analógico. (Taxas de dados seriais são melhor explicadas no
Capítulo 7.)
Como mostra a Figura 6-23, um pulso sync é adicionado ao
final do quadro. Isso sinaliza para o receptor que um quadro
Entrada paralela de dados
Registrador de deslocamento
Entrada serial
de dados
1
1
2
2
6
3
3
Saída PCM
Pulso sync
Pulso sync
8
SR 1
4
4
9
Clock
Contador
de bits
Divisor de
frequência
8
00 01 10 11
Decodificador
1 de 4
A A B B
A
B
Contador
de 2 bits
Figura 6-23 Multiplexador PCM.
SR 2
SR 3
Tempo
Quadro PCM
SR 4
Multiplexação e demultiplexação
5
capítulo 6 7
21
de quatro sinais foi transmitido e que outro está prestes a começar. O receptor usa o pulso de sync para manter todos os
seus circuitos em sincronismo de modo que cada sinal original pode ser recuperado com precisão.
Demultiplexadores PCM
No receptor do enlace de comunicação, o sinal PCM é demultiplexado e convertido de volta para os dados originais
(ver Figura 6-24). O sinal PCM de banda base pode vir em um
cabo, caso em que o sinal é regenerado e reformatado antes
de ser aplicado ao demultiplexador. Alternativamente, se o
sinal PCM modula uma portadora e é transmitido por rádio,
o sinal RF será captado por um receptor e, em seguida, demodulado. A forma de onda binária PCM original em série
é recuperada e enviada a um circuito de formatação para
limpar e regenerar os pulsos binários. O sinal original é então demultiplexado por meio de um demultiplexador digital
usando portas AND ou NAND. O contador binário e decodificador que acionam o demultiplexador são mantidos em sincronismo com o receptor através uma combinação de clock
recuperado e do circuito detector de pulso sync semelhante
aos utilizados em sistemas PAM. O pulso sync é normalmente gerado e enviado no final de cada quadro. Os sinais de
saída seriais demultiplexados são enviados a um registrador de deslocamento para serem convertidos para paralelo
e envidados a um conversor D/A e, em seguida, a um filtro
passa-baixas. O registrador de deslocamento e o conversor
D/A geralmente fazem parte de um codec. O resultado é uma
reprodução de alta precisão do sinal de voz original.
Tenha em mente que todos os circuitos de multiplexação
e demultiplexação são geralmente circuitos integrados. Na
verdade, os circuitos MUX e DEMUX são combinados em um
único chip para formar um transceptor TDM que é usado nas
extremidades de um enlace de comunicação. Os circuitos
individuais não são acessíveis; no entanto, temos acesso a
FPB
Sinal
analógico
original
DAC
Sinal de banda
base PCM do cabo
Dados
em paralelo
Clock
Registrador
de deslocamento
Dados seriais
Linhas, micro-ondas e antenas
Receptor
super-heterodino
22
Demodulador
Circuito de
recuperação
do clock
Clock
Decodificador
Detector
sync
Contador
Reset
Figura 6-24 Um receptor com demultiplexador PCM.
Canais
similares
DEMUX
digital
O sistema PCM é confiável, barato e altamente resistente ao
ruído. No PCM, todos os pulsos binários transmitidos têm a
mesma amplitude e, assim como os sinais de FM, podem ser
ceifados para reduzir o ruído. Além disso, mesmo quando
os sinais são degradados por ruído, atenuação ou distorção,
tudo o que o receptor tem a fazer é determinar se um pulso foi transmitido. Largura, amplitude, frequência, forma de
fase, e assim por diante, não afetam a recepção. Assim, os sinais PCM são facilmente recuperados e regenerados, não importando quais sejam as circunstâncias. O PCM é tão superior
a outras formas de modulação de pulso e multiplexação para
transmissão de dados que tem praticamente substituído a
todos em aplicações de comunicação.
Exemplo 6-2
Um sistema PCM especial utiliza 16 canais de dados, cuja finalidade é identificação (ID) e sincronismo. A taxa de amostragem
é de 3,5 kHz. O comprimento da palavra é 6 bits. Determine (a) o
número de canais de dados disponíveis, (b) o número de bits por
quadro e (c) a taxa de dados serial.
a. 16 (número total de canais) − 1 (canal usado para ID) 5 15
(para dados)
b. Bits por quadro 5 6 3 16 5 96
c. Taxa de dados em série 5 taxa de amostragem 3 no de bits/
quadro 5 3,5 kHz 3 96 5 336 kHz
Sistemas de portadora digital
O uso mais difundido do TDM é no sistema telefônico. Todos
os modernos sistemas de telefonia usam de transmissão digital via PCM e TDM. A única parte na qual os sinais analógicos ainda são usados é na conexão local, que está entre a
central telefônica e o telefone do assinante, conhecido como
equipamento nas instalações do cliente (CPE). Todas as ligações locais e de longa distância são digitais. Anos atrás, as
empresas de telefonia desenvolveram um sistema de transmissão digital completo chamado sistema de portadora T. Ele
é usado nos Estados Unidos para todas as chamadas telefônicas e para a transmissão de dados de computador, incluindo
O sistema de portadora T define um conjunto de sistemas
PCM TDM com taxas de dados progressivamente mais rápidas. As implementações físicas desses sistemas são referidas
como T-1, T-2, T-3 e T-4. Os sinais digitais que eles transportam são definidos pelos termos DS1, DS2, DS3 e DS4. Ele começa com o sistema de T-1, que multiplexa 24 sinais de voz
digital DS1 básicos, que são então multiplexados em sinais
DS2, DS3 e DS4 maiores e mais rápidos para transmissão.
Normalmente, a transmissão T-1 é por meio de um cabo de
par trançado ou coaxial. Transmissão sem fio também é comum hoje. Os sistemas T-2, T-3 e T-4 usam transmissão via
cabo coaxial, rádio de micro-ondas ou fibra óptica.
Sistemas T-1
O PCM mais usado é o sistema T-1 desenvolvido pela Bell Telephone para a transmissão de conversas telefônicas por enlaces
digitais de alta velocidade. O sistema T-1 multiplexa 24 canais
de voz em uma única linha usando técnicas de TDM. Cada palavra digital em série (palavras de 8 bits, 7 bits de magnitude e
1 bit representando a polaridade) a partir de 24 canais é então
transmitida sequencialmente. Cada quadro é amostrado a uma
taxa de 8 kHz, produzindo um intervalo de amostragem de 125
ms. Durante o intervalo de 125 ms entre as amostras analógicas
em cada canal, são transmitidas 24 palavras de 8 bits, cada uma
representando uma amostra de cada uma das entradas. O intervalo de amostragem de canal é 125 ms/24 5 5,2 ms, o que
corresponde a uma taxa de 192 kHz. Isso representa um total
de 24 3 8 5 192 bits. Um bit adicional, pulso sync de quadro,
é adicionado a esse fluxo para manter os sinais de transmissão
e recepção em sincronismo entre si. As 24 palavras de 8 bits e
o bit de sincronismo formam um quadro de 193 bits. Essa sequência é realizada repetidamente. A taxa de bits total para o
sinal multiplexado é de 193 3 8 kHz 5 1544 kHz ou 1,544 MHz.
A Figura 6-25 mostra um quadro de um sinal T-1.
O sinal T-1 pode ser transmitido através de cabo (par trançado, coaxial ou fibra óptica) ou pode ser usado para modular
uma portadora para a transmissão de rádio. Por exemplo,
para chamadas telefônicas de longa distância, os sinais T-1
são enviados para estações de micro-ondas, onde eles modulam em frequência uma portadora para a transmissão a
longas distâncias. Os sinais T-1 também são transmitidos via
satélite ou cabo de fibra óptica.
Multiplexação e demultiplexação
Benefícios do PCM
acesso à Internet. Sistemas similares são usados no Japão e
na Europa.
capítulo 6 todas as entradas e saídas que nos permitem realizar testes,
medições e análise de defeitos, conforme necessário.
23
125 s
5,2 s
№ do canal
2
1
3
4
5
Palavras
de 8 bits
23
24
1
Bit
sync
193 bits
Figura 6-25 Formato de um quadro T-1 com dados seriais.
É BOM SABER
Embora os multiplexadores eletrônicos não utilizem peças
mecânicas para amostras de entrada, um ciclo de entrada
completo ainda assim é chamado de frame.
Sistemas de portadora T
O sistema T-1 transmite cada sinal de voz a uma taxa de
64 kbps. Mas eles também são frequentemente usados para
transmitir menos de 24 entradas em uma taxa mais rápida.
Por exemplo, uma linha T-1 pode transmitir uma única fonte de dados de computador a uma taxa de 1,544 Mbps. Ele
também pode transmitir duas fontes de dados a uma taxa de
722 kbps ou quatro fontes a uma taxa de 386 kbps e assim
por diante. Estes são conhecidos como linhas fracionárias T-1.
Linhas, micro-ondas e antenas
Sistemas T-2, T-3 e T-4
24
Para produzir maior capacidade de tráfego de voz, bem
como o tráfego de dados de computador, os sinais DS1 ainda
podem ser multiplexados em sinais mais rápidos que transportam ainda mais canais. A Figura 6-26 mostra como quatro
sinais DS1 são multiplexados para formar um sinal DS2. O resultado é um sinal digital serial de 6,312 Mbps que contém 4
3 24 5 96 canais de voz.
Os sistemas T-2 não são muito utilizados, exceto como um
degrau para formar sinais DS3. Conforme a Figura 6-26 mostra, sete saídas DS2 são combinadas em um multiplexador
T-3 para gerar um sinal DS3. Este sinal contém 7 3 96 5 672
canais de voz a uma taxa de dados de 44,736 Mbps. Quatro
sinais DS3 podem ainda ser multiplexados para formar um
sinal DS4. A taxa de dados de saída de um multiplexador T-4
é 274,176 Mbps.
As linhas T-1 e T-3 são muito utilizadas por empresas e indústrias para o serviço telefônico bem como para transmissão de
dados digitais. Esses são circuitos dedicados alugados pela
companhia telefônica e utilizados apenas pelo assinante
para que a taxa de dados total esteja disponível. Essas linhas
também são usadas em várias formas não multiplexadas
para alcançar acesso rápido à Internet ou transmissão de dados digitais além do tráfego de voz. As linhas T-2 e T-4 são
raramente utilizadas pelos assinantes, mas elas são usadas
dentro do próprio sistema de telefonia.
Duplexação
Duplexação é o método pelo qual duas vias de comunicação
são manipuladas. Lembre-se que half duplex significa que as
duas estações de comunicação se revezam entre transmissão
e recepção. Os serviços de rádio móvel da marinha e de aeronaves usam half duplex. Full duplex significa que as duas estações podem enviar e receber simultaneamente. O full duplex
é certamente preferido, como em chamadas telefônicas. Mas
nem todos os sistemas exigem a capacidade envio/recepção
simultânea.
Assim como na multiplexação, existem duas maneiras de
fornecer duplexação: duplexação por divisão de frequência
(FDD) e duplexação por divisão de tempo (TDD). A forma
mais simples e talvez a melhor para fornecer full duplex seja
24 canais de voz
1,544 Mbps
6,312 Mbps
T-1
MPX
Outras
linhas T-1
44,736 Mbps
T-2
MPX
Outras
linhas T-2
274,176 Mbps
T-3
MPX
Outras
linhas T-3
T-4
MPX
Figura 6-26 Sistema de portadora T.
Estação 1—Transmite
Estação 2—Recebe
f1
f2
Frequência
Figura 6-27 Duplexação por divisão de frequência (FDD).
to a taxa de dados em série for alta o suficiente, um usuário
nunca saberá a diferença.
O principal benefício do TDD é que apenas um canal é necessário. Ele economiza espaço no espectro e custo. Por outro
lado, o método TDD é mais difícil de implementar. O principal
para fazê-lo funcionar é a temporização precisa e o sincronismo entre transmissor e receptor. São necessários pulsos de
sincronismo epeciais ou sequencias de quadros para garantir
constantemente que a temporização não irá resultar em colisões entre transmissão e recepção. Vários sistemas celulares
de terceira geração podem usar TDD.
Multiplexação e demultiplexação
A duplexação por divisão de tempo (TDD) significa que os
sinais são transmitidos simultaneamente em um único canal intercalando-os em intervalos de tempo diferentes. Por
exemplo, slots de tempo alternados são dedicados à transmissão e recepção. Isso é ilustrado na Figura 6-28. Durante o
slot de tempo t1, a estação 1 está transmitindo (TX) enquanto a estação 2 está recebendo (RX). Em seguida, durante o
slot t2, a estação 1 está recebendo enquanto a estação 2 está
transmitindo. Cada slot de tempo pode conter uma palavra
de dados, como 1 byte de um conversor A/D ou D/A. Enquan-
Estação 1—Recebe
Estação 2—Transmite
capítulo 6 usar FDD, que utiliza dois canais separados, um para enviar
e outro para receber. A Figura 6-27 mostra o conceito. As
partes que se comunicam são denominadas de estação 1 e
estação 2. A estação 1 utiliza o canal em torno de f1 apenas
para receber e o canal em torno de f2 para transmitir. A estação 2 usa f1 para transmitir e f2 para receber. Espaçando os
dois canais suficientemente, o transmissor não irá interferir
com o receptor. Filtros seletivos mantêm os sinais separados.
A maior desvantagem desse método é o espaço extra necessário no espectro. Esse espaço é escasso e caro. A maior parte
do sistema de telefonia móvel usa esse método porque ele é
mais fácil de ser implementado e mais confiável.
25
t1
t2
t3
t4
Estação 1 - TX
Estação 1 - RX
Estação 1 – TX
Estação 1 - RX
Estação 2 - RX
Estação 1 – TX
Estação 2 - RX
Estação 2 – TX
Tempo
TX = transmite
RX = recebe
Figura 6-28 Duplicação por divisão de tempo (TDD).
REVISÃO DO CAPÍTULO
Resumo
A multiplexação é o processo de transmissão de sinais múltiplos
simultaneamente ao longo de um único canal de comunicação.
Aplicações que seriam proibitivamente caras ou impossíveis sem
multiplexação: telemetria, sistemas de telefonia, satélites, rádio e
televisão e TV a cabo.
Os dois tipos básicos de multiplexação são: multiplexação por divisão de frequência (FDM) e multiplexação por divisão de tempo
(TDM). Em FDM, múltiplos sinais são atribuídos a frequências diferentes dentro de uma largura de banda comum. Em TDM, múltiplos
sinais são transmitidos em slots de tempo diferentes.
FDM exige tanto a mistura quanto a amplificação, que são realizadas
usando circuitos conhecidos como amplificador operacional somador. O sinal de saída composto é então normalmente usado para
modular um transmissor de rádio. Alguns sistemas de telemetria
usam modulação FM. Em sistemas de TV a cabo, o sinal FDM é transmitido diretamente no cabo. As transmissões de FM e TV usam FDM.
Linhas, micro-ondas e antenas
TDM pode ser usado com sinais digitais e analógicos. Na transmissão TDM de sinais analógicos, esse sinal é repetidamente amostrado
26
a uma taxa elevada, criando a modulação por amplitude de pulso
(PAM) e, em seguida, é convertido para números binários proporcionais e transmitido serialmente. O PAM pode ser usado para multiplexação temporal de vários sinais analógicos. O sinal PAM é então
geralmente usado para modular uma portadora RF. Uma vez que o
sinal PAM composto é recebido, é aplicado a um demultiplexador,
que recupera os sinais originais.
Hoje praticamente todos os sistemas TDM usam a técnica digital conhecida como modulação por codificação de pulso (PCM), que é um
sistema de portadora T muito usado desenvolvido para transmissão
de conversações telefônicas em enlaces digitais de alta velocidade.
O PCM é altamente imune a ruídos, confiável e, graças aos CIs de
baixo custo, relativamente barato de implementar.
Existem duas maneiras básicas para implementar a operação full
duplex: duplexação por divisão de frequência (FDD) e duplexação
por divisão de tempo (TDD). FDD é o mais utilizado, mas requer
mais espaço de espectro. TDD é mais econômico no uso de espaço
no espectro, mas é mais difícil de implementar porque necessita de
temporização e sincronismo.
Questões
1. A multiplexação é o processo de transmissão de múltiplos sinais através de múltiplos canais?
5. Que circuito combina sinais múltiplos em um sistema FDM?
2. Cite o principal benefício da multiplexação.
6. Qual é o nome do circuito no qual os sinais são multiplexados
em frequência?
3. Qual é o nome do circuito utilizado no receptor para recuperar
sinais multiplexados?
7. Que tipo de modulação a maioria dos sistemas de telemetria
multiplexada usa?
4. Qual é o princípio básico do FDM?
8. Cite os três lugares em que a telemetria é usada.
9. Defina multiplexação espacial. Onde ela é usada?
10. Qual é a designação matemática do sinal mono na multiplexação de FM estéreo?
22. Como é selecionada a entrada desejada para um multiplexador por divisão de tempo?
23. Como um sinal PAM é transmitido?
12. Que tipo de modulação é usada no canal L − R?
24. Que tipo de circuito de recuperação de clock rastreia as variações de frequência PAM?
13. Que tipo de modulação é usado pelos sinais SCA em sistemas
estéreo?
25. Como são transmitidos os sinais analógicos em um sistema
PCM?
14. Qual é o circuito básico usado para demultiplexação em sistemas FDM?
26. Qual é o nome do CI que faz as conversões A/D e D/A no sistema de telefonia PCM?
15. Em TDM, como múltiplos sinais compartilham um canal?
27. Qual é a taxa padrão de amostragem de áudio em um sistema
de telefonia PCM?
11. Cite os quatro sinais transmitidos em FM estéreo multiplex.
16. Que tipo de modulação é produzida quando um sinal análogo
é amostrado em alta velocidade?
17. Que tipo de circuito é usado para recriar os pulsos de clock para
o receptor em um sistema PAM?
18. Em um sistema PAM, como o multiplexador e o demultiplexador são mantidos em sincronismo entre si?
28. Qual é o tamanho da palavra padrão em um sistema de telefonia PCM?
29. Qual é o principal benefício do PCM sobre PAM, FM e outras
técnicas de modulação?
30. Qual é o número total de bits em um quadro T-1?
19. Como é denominado o período de tempo nos sistemas PAM ou
PCM quando todos os canais são amostrados uma vez?
31. O sistema T-1 faz uso da técnica de banda base ou de largura
de banda? Explique.
20. Que circuito é usado para demodular um sinal PAM?
32. Defina half duplex e full duplex.
21. Que tipo de chave é usada em um multiplexador eletrônico?
33. Explique a diferença entre FDD e TDD.
34. Discuta os prós e os contras na comparação FDD versus TDD.
3. Cite a taxa de bit e o número máximo de canais nos sistemas
TDM de telefonia T-1 e T-3. 
2. Qual é a taxa mínima de amostragem para um sinal com uma
largura de banda de14 kHz?
RR As respostas para os problemas selecionados estão no final do capítulo.
Raciocínio crítico
1. Quanto tempo leva para transmitir um quadro PCM com 16
bytes, sem sincronismo e uma velocidade de clock de 46 MHz?
O tempo de duração de 1 bit é 488,28 ns. Quantos bits por quadro é transmitido e em que taxa?
2. Um sistema PCM especial usa palavras de12 bits e 32 canais. Os
dados são transmitidos serialmente sem pulso de sincronismo.
3. FDM pode ser usado com sinais de informações binárias? Explique.
Respostas dos problemas selecionados
CAPÍTULO 6
6-1133
6-3 T1:Taxa de bit 1,54 MHz,
24 canais
T3: Taxa de bit 44,736 MHz, 672 canais
capítulo 6 1. Quantos canais de TV de 6 MHz de largura podem ser multiplexados em um cabo coaxial de 800 MHz? 
Multiplexação e demultiplexação
Problemas
27