Multiplexação e demultiplexação

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1 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.

2 Linhas, micro-ondas e antenas 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. 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. 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. Múltiplos sinais de entrada MUX O multiplexador (MUX ou MPX) combina todas as entradas em um único sinal Canal de comunicação único (fio ou rádio) Figura 6-1 Conceito de multiplexação. DEMUX Sinais de entrada originais O demultiplexador (DEMUX) processa o sinal de entrada separando-os nos sinais individuais originais 2

3 É BOM SABER 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. 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 por divisão de frequência 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 banda 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. Transmissor-multiplexadores 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 (f c ) 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. 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 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. capítulo 6 Multiplexação e demultiplexação 3

4 Dados originais modulam portadoras de frequências diferentes Sinal 1 Modulador Portadora f c1 Para um cabo único Antena Sinal 2 Modulador Canal de comunicação único Portadora f c2 Misturador linear ou somador Transmissor Entrada 3 Modulador Todas as portadoras são combinadas em um único sinal composto que modula um transmissor Opcional Portadora f c3 Entrada m Modulador Portadora f cn 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. 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. 4

5 Largura de banda de todo o canal de comunicação Largura de banda de um único canal f c1 f c2 f c3 Frequência f cn 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 f c1 Demodulador 1 Sinais originais O sinal recebido é demodulado em um sinal composto f c2 Demodulador 2 Receptor Demodulador f c3 Demodulador 3 Os demoduladores recuperam os sinais originais 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. f cn Demodulador 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 voltage-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 R 1 externo. Juntos, R 1 e C definem a operação ou a n capítulo 6 Multiplexação e demultiplexação 5

6 Sensores Amplificadores de condicionamento de sinal VCO 1 R 1 Amplificador somador Antena VCO 2 R 2 R f VCO 3 R 3 AOP Modulador de frequência Amplificador RF Portadora RF final VCO 4 R 4 Figura 6-5 Um sistema de transmissão de telemetria FDM. Linhas, micro-ondas e antenas frequência central da portadora, que pode ser qualquer valor até cerca de 1 MHz. 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. 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) mostram sua ação de realimentação, responsável por criar um oscilador estável livre. 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. 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 6

7 V R 1 CI VCO 566 Sinal modulante do transdutor ou do condicionador de sinal Fonte de corrente Schimitt trigger Realimentação Ampificadores buffer Para o somador C (a) Níveis de disparo do Schmitt- -trigger Triangular Saídas Retangular (b) Figura 6-6 Típico circuito com um CI VCO 566. mostrado na Figura 6-5. Lembre-se de que o ganho de cada entrada é uma função da relação entre o resistor de realimentação, R f, e o valor do resistor de entrada (R 1, R 2, etc.). A saída é dada pela expressão 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 Multiplexação e demultiplexação 7

8 Demultiplexador Discriminador PLL Receptor super-heterodino Sinal multiplexado composto Demodulador FM Discriminador PLL Discriminador PLL Sinais de banda base original para gravação ou apresentação Sinal composto para gravação PLL Discriminador Figura 6-7 Um receptor de telemetria FM/FM. Linhas, micro-ondas e antenas componentes originais. A saída de cada filtro é a frequência do oscilador de subportadora com sua modulação. 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. 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 conversas 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 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 8

9 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. 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. 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. Voz e vídeo em cada canal 6 MHz 6 MHz Frequência Figura 6-8 O espectro em um cabo coaxial de um sistema de TV a cabo com canais de 6 MHz. 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 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. 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 capítulo 6 Multiplexação e demultiplexação 9

10 Ou entrada estéreo de fita cassete, CD, etc. Microfone Esquerdo (L) Direito (R ) Circuito de combinação (L R) (L R ) Modulador balanceado Oscilador 19 khz 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. Piloto Subportadora suprimida Subportadora RDS Subportadora SCA Linhas, micro-ondas e antenas L R L R RDS 50 Hz 15 khz 23 khz 37,95 khz 38,05 khz 53 khz 19 khz 38 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 SCA 74,5 khz 10

11 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. 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). 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 estações 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. Na interface de entrada do receptor a demodulação é realizada com um circuito semelhante ao ilustrado na Figura 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. Receptor super-heteródino Sinal composto Demodulador FM FI 10,7 MHz Opcional FPB 15 khz corte 38 khz 19 khz 57 khz 67 khz Figura 6-11 Demultiplexação e recuperação dos sinais FM estéreo e SCA. RDS SCA (L R ) Modulador balanceado Duplicador de frequência Demodulador QPSK Demodulador FM Combinador linear 38 khz (L R ) L R Display LCD Amplificador Amplificador de potência Alto-falantes Alto-falante capítulo 6 Multiplexação e demultiplexação 11

12 Linhas, micro-ondas e antenas 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. 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. 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. Figura 6-12 O conceito básico do TDM. ExEMPlo 6-1 Sinal 1 Sinal 2 Sinal 3 Sinal 4 Sinal 1 Sinal 2 Tempo Um quadro 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/ ,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 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. Nota: Intervalos de tempo iguais para cada sinal Tempo 12

13 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. 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. Multiplexadores PAM Entradas analógicas 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 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 mesma 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 Braço Contatos Saída multiplexada Figura 6-14 Multiplexador simples com chave rotativa. A taxa de comutação ou de multiplexação é derivada da multiplicação do número de amostras por quadro pela taxa de quadro. Amplitude Intervalo de amostragem Sinal analógico Tempo Pulsos amostrados Tempo de pulso de amostragem estreito Figura 6-13 Amostragem de um sinal analógico para produzir a modulação por amplitude de pulso. Chaves comutadoras. 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- capítulo 6 Multiplexação e demultiplexação 13

14 Linhas, micro-ondas e antenas C C A A D Um quadro Tempo Tempo Quatro analógicas Saídas PAM Figura 6-15 Multiplexador por divisão de tempo PAM de quatro canais. ção da amostra é definida para ser cerca de metade do valor de período do canal (nesse exemplo 0,5 ms). B B D 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/ ,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 duração 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 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. 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 (R 1 2 R 4 ), o que, em combinação com o resistor de realimentação (R f ) 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 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. 14

15 Chave MOSFET 0 R 1 Entradas analógicas 1 R 2 R f Inversor 2 3 R 3 R 4 Somador Saída multiplexada 11 (3) 10 (2) 01 (1) 00 (0) Monoestável Decodificadores com portas AND A A B B Clock T A A T B B Figura 6-16 Um multiplexador por divisão de tempo usado para produzir modulação por amplitude de pulso. 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 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. 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 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 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 Multiplexação e demultiplexação 15

16 Linhas, micro-ondas e antenas Clock A B Monoestável Saídas das portas AND 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. Recuperação de clock. Em vez de usar um oscilador de 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 qual os pulsos PAM ocorrem e é determinada pelo clock do multiplexador de transmissão. 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. 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 16

17 0 R 1 Chave MOSFET Sinal PAM multiplexado Entradas analógicas 1 R 2 R f 2 R 3 3 R 4 11 (3) 10 (2) 01 (1) 00 (0) Monoestável Decodificadores com portas AND A A B B Clock T A T A B B Contador de 2 bits Figura 6-18 Um demultiplexador PAM. capítulo 6 Multiplexação e demultiplexação Decodificador 1 de 4 AOP FPB FPB FPB FPB Sinais analógicos recuperados 17

18 Amplificador ceifador/limitador PLL Detector de fase Entrada PAM BPF LPF VCO Tensão de erro Monoestável Clock para o demultiplexador PAM (a) Entrada PAM Amplificador/ limitador Amplificador Monoestável Deslocador de fase de 90º 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. 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. 18

19 Sinal PAM do canal Pulso sync 1 Máxima amplitude de pulso para qualquer canal PAM signal Referência CC Comparador Saída sync Um quadro Figura 6-20 Pulso sync de quadro e comparador para detecção. Então, os pulsos de clock acionam o contador na sequência correta para 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. 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 Entrada PAM Circuito de recuperação de clock Chaves do DEMUX FET Decodificador Detector Contador de sync Reset FPB FPB FPB Figura 6-21 Demultiplexador PAM completo. Sinais analógicos originais recuperados de dados. O fluxo de dados de vários canais são intercalados e transmitidos sequencialmente. 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- capítulo 6 Multiplexação e demultiplexação 19