אפנון דלתא

עקרון הפעולה של דלתא PWM. אות המוצא (כחול) מושווה לגבולות (ירוק). הגבולות מתאימים לאות הרפרנס (אדום), מוסט בערך נתון. אות ה - PWM מתחלף בכל פעם שהמוצא מגיע לאחד הגבולות.

אפנון דלתא (באנגלית: Delta Modulation, או בקיצור DM) היא טכניקת המרה מאנלוגי לדיגיטלי ומדיגיטלי לאנלוגי של אותות המשמשים להעברת מידע קול שבו איכות אינה בעלת חשיבות עליונה. שיטה זו היא הצורה הפשוטה ביותר של אפנון דופק מקודד דיפירנציאלי (DPCM) שבו ההבדל בין דגימות עוקבות מקודד לרצף ביטים. באפנון דלתא, המידע המועבר המציין את ההפרש מקודד לביט בודד. המאפיינים העיקריים של השיטה הם:

• האות אנלוגי מקורב לסדרה של מקטעים.
• כל מקטע של האות המקורב מושווה לזה שלפניו, והסיבית הבאה נקבעת על ידי השוואה זו.
• רק שינוי המידע נשלח, כלומר, רק עלייה או ירידה של משרעת האות מן המדגם הקודם נשלחת ואילו מצב ללא שינוי גורם לאות מאופנן להישאר במצבו הקודם.

כדי להגיע ליחס גבוה של אות לרעש, אפנון דלתא חייב להשתמש בטכניקות דגימת יתר (oversampling), כלומר, דגימת האות האנלוגי נדרשת להיות בתדר גבוה פי כמה מאשר תדר נייקוויסט.

אפנון דלתא הוא מקרה פרטי של אפנון דופק מקודד דיפירנציאלי.

עקרון הפעולה

במקום לכמת את הערך המוחלט של גל אנלוגי נכנס, אפנון דלתא מכמת את ההבדל בין הצעד הנוכחי לצעד הקודם. המקודד מורכב מקוונטייזר שממיר את ההבדל בין אות הקלט לבין הממוצע של הצעדים הקודמים. בצורתו הפשוטה ביותר, הקוונטייזר יכול להיות ממומש על ידי משוון שמתח הרפרנס שלו הוא 0, אשר הפלט שלו הוא 1 או 0 אם האות קלט חיובי או שלילי בהתאמה. זה גם קוונטייזר של ביט בודד שכן הוא מקודד רק ביט בודד בכל פעם. המפענח הוא פשוט אינטגרטור אשר הפלט שלו עולה או נופל עם כל 1 או 0 שמתקבלים. האינטגרטור עצמו מהווה מסנן מעביר נמוכים.

הספק מוצא

באפנון דלתא יש הגבלה על המשרעת של אות הקלט, כי אם לאות המועבר יש נגזרת גדולה (שינויים פתאומיים) אז האות המאופנן לא יכול לעקוב אחר אות הקלט ומתרחשת תופעה הנקראת "העמסת שיפוע" ("slope overload"). תופעה זו מתארת מצב בו צעד הבסיס קטן מדי או גדול מדי מכדי לעקוב אחרי השינוי המהיר של האות. לדוגמה, אם אות הקלט הוא

$m(t)={A\cos(\omega t)}$

האות המאופנן, המהווה נגזרת של אות הכניסה, הוא

$|{\dot {m}}(t)|_{max}=\omega A$

כאשר התנאי להימנעות מהעמסת שיפוע הוא

$|{\dot {m}}(t)|_{max}=\omega A<\sigma f_{s}$

כך שהמשרעת המקסימלית של אות הכניסה יכולה להיות

$A_{max}={\sigma f_{s} \over \omega }$

כאשר f_s הוא תדר הדגימה, ω הוא תדר אות הכניסה ו - σ הוא גודל צעד הקוונטיזציה. נקבל כי A_max הוא המשרעת המרבית שניתן לשדר תחת אפנון דלתא מבלי לגרום להעמסת שיפוע. הספק המוצא תלוי במשרעת המרבית.

ראו גם

• PCM
• תורת הדגימה (עיבוד אותות)
• אפנון דופק מקודד דיפירנציאלי