Random pulse-width modulation
بے ترتیب پلس چوڑائی ماڈیولیشن (آر پی ڈبلیو ایم) ایک ماڈیولیشن تکنیک ہے جو شور سگنل کی توانائی کو وسیع بینڈوڈتھ پر پھیلا کر پاور کنورٹرز کی برقی مقناطیسی مداخلت (ای ایم آئی) کو کم کرنے کے لیے متعارف کرائی گئی ہے، تاکہ شور کی کوئی خاص چوٹیاں نہ ہوں۔ یہ پلس چوڑائی ماڈیولیشن سگنل کے اہم پیرامیٹرز کو تصادفی طور پر تبدیل کرکے حاصل کیا جاتا ہے۔ برقی مقناطیسی مداخلت (ای ایم آئی) فلٹر اپنی آمد کے بعد سے پاور کنورٹرز کے ذریعے پیدا ہونے والے اخراج کو فلٹر کرنے کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال کیے گئے ہیں۔ تاہم، جب سائز ہوائی جہاز اور آٹوموبائل ایپلی کیشنز کی طرح بڑی تشویش کا باعث ہوتا ہے، تو کئے گئے اخراج کو دبانے کے عملی حل میں سے ایک بے ترتیب پلس چوڑائی ماڈیولیشن (آر پی ڈبلیو ایم) کا استعمال کرنا ہے۔ روایتی پلس چوڑائی ماڈیولیشن (پی ڈبلیو ایم) اسکیموں میں، ہم آہنگی کی طاقت ایک اہم شدت کے ساتھ تعیناتی یا معروف تعدد پر مرکوز ہوتی ہے، جو مکینیکل کمپن، شور اور ای ایم آئی کا باعث بنتی ہے۔ تاہم، روایتی پی ڈبلیو ایم اسکیم میں بے ترتیب پن کا اطلاق کرنے سے، ہارمونک طاقت پھیل جائے گی تاکہ نمایاں شدت کا کوئی ہارمونک موجود نہ ہو، اور مجرد تعدد پر چوٹی ہارمونکس نمایاں طور پر کم ہو جائیں۔ آر پی ڈبلیو ایم میں، پی ڈبلیو ایم سگنل کے سوئچنگ پیرامیٹرز میں سے ایک، جیسے کہ سوئچنگ فریکوئنسی، پلس پوزیشن اور ڈیوٹی سائیکل پی ڈبلیو ایم سگنل کی توانائی کو پھیلانے کے لیے تصادفی طور پر مختلف ہوتے ہیں۔ لہذا، اس پیرامیٹر پر منحصر ہے جو بے ترتیب بنایا گیا ہے، آر پی ڈبلیو ایم کو بے ترتیب فریکوئنسی ماڈیولیشن (آر ایف ایم)، بے ترتیب پلس پوزیشن ماڈیولیشن (آر پی پی ایم) اور بے ترتیب ڈیوٹی سائیکل ماڈیولیشن (آر ڈی سی ایم) کے طور پر درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ پاور سپیکٹرل ڈینسٹی (پی ایس ڈی) کو دیکھ کر آر پی ڈبلیو ایم کی خصوصیات کی مزید تفتیش کی جا سکتی ہے۔ روایتی پی ڈبلیو ایم کے لیے، پی ایس ڈی کا تعین براہ راست پی ڈبلیو ایم سگنل کی فورئیر سیریز کی توسیع سے کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، آر پی ڈبلیو ایم سگنلز کے پی ایس ڈی کو صرف ممکنہ سطح کے ذریعے بیان کیا جا سکتا ہے جس میں وائڈ سینس اسٹیشنری (ڈبلیو ایس ایس) بے ترتیب عمل جیسے اسٹاکسٹک عمل کے نظریہ کا استعمال کیا جاتا ہے۔ آر ایف ایم مختلف آر پی ڈبلیو ایم تکنیکوں میں، آر ایف ایم (بے ترتیب فریکوئنسی ماڈیولیشن) تین بڑی اقسام کا سب سے عام طریقہ ہے، جو برقی مقناطیسی مطابقت (ای ایم سی) ٹیسٹ پاس کرنے کے لیے بہت سے پاور کنورٹر ٹوپولوجیز میں استعمال ہوتا ہے۔ اس قسم کے ماڈیولیشن میں، پی ڈبلیو ایم سگنل کی سوئچنگ فریکوئنسی تصادفی طور پر مختلف ہوتی ہے تاکہ پاور کنورٹرز کے خارج ہونے والے شور کو پھیلایا جا سکے جس میں اسے لاگو کیا جاتا ہے۔ آر ایف ایم کو نافذ کرنا بہت آسان ہے اور یہ روایتی پی ڈبلیو ایم کے مقابلے شور کی چوٹیوں میں نمایاں کمی پیش کرتا ہے۔ تاہم، اطلاق پاور کنورٹرز تک محدود ہے جن کو ان کے معمول کے کام کے لیے فکسڈ سوئچنگ فریکوئنسی کی ضرورت نہیں ہوتی ہے۔ فریکوئنسی میں تبدیلی کی ایک بڑی حد پاور کنورٹر سرکٹ کے اندر آلات اور اجزاء کے مناسب کام کو متاثر کر سکتی ہے۔ آر پی پی ایم آر پی پی ایم کو عام طور پر ای ایم سی تعمیل ٹیسٹ پاس کرنے کے لیے پاور کنورٹرز میں بھی تعینات کیا جاتا ہے۔ یہ ماڈیولیشن تکنیک چلنے والے اخراج میں نمایاں کمی بھی پیش کرتی ہے اور اس کے نتیجے میں، پاور کنورٹرز کے تابکاری اخراج کو بھی پیش کرتی ہے۔ تاہم، آر ایف ایم کے مقابلے میں، آر پی پی ایم ای ایم آئی میں کمی میں کم موثر ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ آر پی پی ایم کے پی ایس ڈی میں کثافت اور ہارمونک اجزاء دونوں ہوتے ہیں، اور سپیکٹرم کو آر ایف ایم کے برعکس مکمل طور پر پھیلایا نہیں جا سکتا جہاں سپیکٹرم میں صرف کثافت کا جزو ہوتا ہے۔ تاہم، اس ماڈیولیشن اسکیم میں، سوئچنگ فریکوئنسی اور پلس کی چوڑائی دونوں کو طے کیا جاتا ہے تاکہ کنورٹر اجزاء جیسے انڈکٹر اور کیپسیٹرز مناسب طریقے سے کام کر سکیں۔ آر ڈی سی ایم میں، شور سپیکٹرم کو پھیلانے کے لیے پلس کی چوڑائی یا پی ڈبلیو ایم سگنل کا ڈیوٹی سائیکل تصادفی طور پر مختلف ہوتا ہے۔ اس قسم کا ماڈیولیشن پچھلے لوگوں کے مقابلے میں کم عام ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ آر ڈی سی ایم شور پھیلانے میں کم موثر ہے۔ مزید برآں، ڈیوٹی سائیکل کو تصادفی طور پر تبدیل کرنے سے آؤٹ پٹ وولٹیج میں اتار چڑھاؤ اور لہریں پیدا ہو سکتی ہیں۔ اس کے علاوہ، کچھ پاور کنورٹر ٹوپولوجیز میں، ڈیوٹی سائیکل کی تبدیلی بند لوپ کنٹرول سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے ان پٹ آؤٹ پٹ وولٹیج اور کرنٹس کو کنٹرول کرنے کا بنیادی ذریعہ ہے۔ اس کی ایک مثال برش شدہ ڈی سی موٹر کے لیے ڈرائیو ہو سکتی ہے۔ چونکہ موٹر کی طاقت کو پہلے سے ہی وولٹیج اور کرنٹ کو تبدیل کرنے کے لیے ایک مخصوص فریکوئنسی پر "کاٹا" جا رہا ہے، اس عمل میں بے ترتیب کاری متعارف کرانے سے نظام کی کارکردگی کو نقصان پہنچ سکتا ہے۔ متغیر تعدد انورٹر سسٹمز میں اس قسم کا ماڈیولیشن تمام سائز اور ایپلی کیشنز کی متغیر تعدد ڈرائیوز میں زیادہ عام ہوتا جا رہا ہے۔ صارفین کے سائز کے وی ایف ڈی میں جو اسے ایک خصوصیت کے طور پر شامل کرتے ہیں، یہ صارف کے منتخب کردہ پیرامیٹر کے طور پر پیش کرتا ہے، اکثر کئی مختلف آپریٹنگ سطحوں کے ساتھ۔ کچھ ڈرائیوز ایک ہی وقت میں ایک سے زیادہ طریقے بھی استعمال کر سکتی ہیں۔ تاہم، اگرچہ اصطلاح "آر پی ڈبلیو ایم" عام طور پر تکنیکی معنوں میں اس قسم کے ماڈیولیشن کو لیبل کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے، لیکن ٹیکنالوجی کے پاس ابھی تک وی ایف ڈی پیرامیٹر ناموں کی دنیا میں کوئی لیبل نہیں ہے۔ مثال کے طور پر، فوجی الیکٹرک اپنے شور میں کمی کے پیرامیٹر کو "موٹر ٹون" کے طور پر لیبل کرتا ہے، جبکہ متسوبشی الیکٹرک اور ٹیکو ویسٹنگ ہاؤس دونوں اسے "سافٹ پی ڈبلیو ایم" کے طور پر لیبل کرتے ہیں۔ "سافٹ پی ڈبلیو ایم" کی اصطلاح کا استعمال ممکنہ طور پر ان لوگوں کے لیے الجھن کا باعث بن سکتا ہے جو اس تکنیک سے واقف نہیں ہیں، کیونکہ زیرو کراسنگ کنٹرول کو بعض اوقات "سافٹ سوئچنگ" کے طور پر لیبل کیا جاتا ہے۔ ایک اصطلاح جسے ممکنہ طور پر ایک معیاری لیبل کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے وہ "سکریمبلڈ پی ڈبلیو ایم" یا "کیریئر سکریمبلنگ" ہو سکتا ہے، کیونکہ اس لحاظ سے لفظ "سکریمبل" استعمال شدہ آر پی ڈبلیو ایم کے طریقہ کار کے لیے غیر متعینہ ہے، پھر بھی صارف کو مطلع کرتا ہے کہ واقعی ایک خاص عمل ہوتا ہے جو آؤٹ پٹ لہر کی شکل کی شکل اور خصوصیات کو متاثر کرتا ہے۔ اس کے علاوہ، لفظ کا ٹیلی مواصلات کے میدان میں ایک گھر ہے، جہاں اسکرینبلر کوئی بھی آلہ (عام طور پر ینالاگ) ہے جو کسی سگنل کو انکوڈ کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے تاکہ مناسب طریقے سے ٹیون کیے بغیر مطلوبہ وصول کنندہ تک پہنچنے سے پہلے اسے روک لیا جائے تو یہ ناقابل فہم ہو جائے گا۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ اگر زیادہ عام معنوں میں آر پی ڈبلیو ایم کو لیبل کرنے کے لیے استعمال کیا جائے تو "اسکرینبل" جگہ سے باہر نہیں ہوگا۔ لیبل سے قطع نظر، صارفین کے سائز کے وی ایف ڈی میں دستی کے مشاہدے پر جس میں یہ شامل ہے، پیرامیٹر کی تفصیل کا فوکس ای ایم آئی میں کمی اور موٹر ہیلتھ کے بجائے صوتی شور میں کمی پر ظاہر ہوتا ہے۔ جدید ریل ٹریکشن کنورٹرز میں، یہ طریقہ آواز میں تبدیلی پیش کرتا ہے جو موٹرز خارج کرتے ہیں جب انورٹرز کے ذریعہ چلائے جاتے ہیں جو اسے استعمال کرتے ہیں۔ کلاسک ایس پی ڈبلیو ایم کنورٹر کی عام طور پر مستحکم، کیریئر پر مبنی آواز کے برعکس، آواز سفید شور کے مترادف ہے۔ چونکہ ریل ٹریکشن کنورٹر اس طرح کی اعلی طاقت کی سطح پر کام کرتے ہیں، اس طرح کے نظاموں میں ای ایم آئی زیادہ آسانی سے پیدا ہوتا ہے۔ ان ایپلی کیشنز میں آر پی ڈبلیو ایم موٹر کی صحت اور خارج شدہ ای ایم آئی کی سطح کے لیے انتہائی فائدہ مند ہے۔ بقائے باہمی کے مسائل آر پی ڈبلیو ایم تکنیک پاور کنورٹرز کے ای ایم آئی کو کم کرنے میں بہت موثر ہیں۔ تاہم، جب اس خاص قسم کے ماڈیولیشن کے ساتھ پاور کنورٹر مواصلاتی نظام کے ساتھ ساتھ موجود ہوتے ہیں، تو پاور سسٹم اور مواصلاتی نظام کے درمیان برقی مقناطیسی مداخلت کا شدید تنازعہ ہو سکتا ہے۔ یہ نقصان دہ اثر پاور لائن کمیونیکیشن (پی ایل سی) سسٹمز میں دیکھا جا سکتا ہے، جہاں پاور کنورٹر اور مواصلاتی نظام دونوں ایک ساتھ موجود ہیں۔ درحقیقت، حالیہ مطالعات نے اس بات کی تصدیق کی ہے کہ چلنے والے اخراج کو کم کرنے کے لیے پاور کنورٹرز پر لگایا جانے والا آر پی ڈبلیو ایم پی ایل سی سسٹم میں نقصان دہ طور پر مداخلت کر سکتا ہے۔ مداخلت اس وقت خراب ہو سکتی ہے جب پی ایل سی سسٹم کی سوئچنگ فریکوئنسی اور بینڈوتھ پاور سسٹم کے ساتھ اوورلیپ ہو۔ زیادہ تر پاور کنورٹر ایک سوئچنگ فریکوئنسی استعمال کرتے ہیں جو 150 کلو ہرٹز سے کم ہے، جو کم فریکوئنسی برقی مقناطیسی مطابقت کی حد میں ہے۔ یہ بنیادی طور پر تنگ بینڈ پی ایل سی سسٹمز میں بقائے باہمی کے مسائل کا سبب بن سکتا ہے، (خصوصی پی ایل سی پروٹوکول جو سمارٹ گرڈ ایپلی کیشن کے لیے استعمال کیے جا رہے ہیں، جیسے کہ پرائم پی ایل سی اور جی 3-پی ایل سی، 150 کلو ہرٹز سے کم تعدد میں۔) روایتی پی ڈبلیو ایم میں، پاور کنورٹر کا شور پی ایل سی فریکوئنسی بینڈ کے ساتھ صرف سوئچنگ فریکوئنسی کے مجرد ضرب پر اوورلیپ ہوتا ہے۔ اس کے نتیجے میں پی ایل سی سسٹم میں مداخلت کم ہوتی ہے۔ تاہم، آر پی ڈبلیو ایم میں شور زیادہ پھیلا ہوا ہے اور پی ایل سی اور پاور کنورٹر سے آنے والا شور دونوں وسیع بینڈوتھ کا اشتراک کرتے ہیں۔ اس سے پی ایل سی سسٹم میں مزید خلل پیدا ہوتا ہے۔ لہذا، یہ مشورہ دیا جاتا ہے کہ کسی بھی ایک ساتھ موجود نظام کی خصوصیات کا احتیاط سے مشاہدہ کیا جائے تاکہ بے ترتیب طور پر ماڈیولڈ پاور کنورٹرز کے لیے سوئچنگ فریکوئنسی کا انتخاب کیا جا سکے جو ایک ساتھ موجود پی ایل سی نظام کے ساتھ اوورلیپ نہیں ہوتا ہے۔ یہ بھی دیکھیں کہ اخراج برقی مقناطیسی مطابقت برقی مقناطیسی مداخلت پاور لائن مواصلات پھیلاؤ سپیکٹرم حوالہ جات بیرونی لنکس https://www.analog.com/en/technical-articles/spread-spectrum-frequency-modulation-reduces-emi.html https://www.analog.com/en/technical-articles/easy-to-use-spread-spectrum-clock-generator-reduces-emi-and-more.html سگنل پروسیسنگ