通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)2

1、目 錄目 錄i第一章 信號(hào)源實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)一 cpld可編程數(shù)字信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)二 模擬信號(hào)源實(shí)驗(yàn)6第二章 語(yǔ)音編碼技術(shù)12實(shí)驗(yàn)三 抽樣定理和pam調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)12實(shí)驗(yàn)四 脈沖編碼調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)20第三章 數(shù)字調(diào)制技術(shù)34實(shí)驗(yàn)五 振幅鍵控（ask）調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)34實(shí)驗(yàn)六 移頻鍵控fsk調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)40實(shí)驗(yàn)七 移相鍵控（psk/dpsk）調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)46第四章 數(shù)字基帶傳輸技術(shù)54實(shí)驗(yàn)八 碼型變換實(shí)驗(yàn)54第五章 同步技術(shù)61實(shí)驗(yàn)九 載波同步提取實(shí)驗(yàn)61實(shí)驗(yàn)十 位同步提取實(shí)驗(yàn)67實(shí)驗(yàn)十一 幀同步提取實(shí)驗(yàn)76第六章 時(shí)分復(fù)用技術(shù)85實(shí)驗(yàn)十二 兩路pcm時(shí)分復(fù)用實(shí)驗(yàn)85實(shí)驗(yàn)十三 兩路pcm解復(fù)用實(shí)

2、驗(yàn)91第七章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)94實(shí)驗(yàn)十四 載波傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)94實(shí)驗(yàn)十五 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)96第一章 信號(hào)源實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 cpld可編程數(shù)字信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 熟悉各種時(shí)鐘信號(hào)的特點(diǎn)及波形。2、 熟悉各種數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)及波形。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 熟悉cpld可編程信號(hào)發(fā)生器各測(cè)量點(diǎn)波形。2、 測(cè)量并分析各測(cè)量點(diǎn)波形及數(shù)據(jù)。3、 學(xué)習(xí)cpld可編程器件的編程操作。三、 實(shí)驗(yàn)器材1、 信號(hào)源模塊 一塊2、 連接線 若干3、 20m雙蹤示波器 一臺(tái)四、 實(shí)驗(yàn)原理cpld可編程模塊用來(lái)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所需要的各種時(shí)鐘信號(hào)和各種數(shù)字信號(hào)。它由cpld可編程器件altera公司的epm240t100c

3、5、下載接口電路和一塊晶振組成。晶振jz1用來(lái)產(chǎn)生系統(tǒng)內(nèi)的32.768mhz主時(shí)鐘。1、 cpld數(shù)字信號(hào)發(fā)生器包含以下五部分：1) 時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路將晶振產(chǎn)生的32.768mhz時(shí)鐘送入cpld內(nèi)計(jì)數(shù)器進(jìn)行分頻，生成實(shí)驗(yàn)所需的時(shí)鐘信號(hào)。通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)s4和s5來(lái)改變時(shí)鐘頻率。有兩組時(shí)鐘輸出，輸出點(diǎn)為“clk1”和“clk2”，s4控制“clk1”輸出時(shí)鐘的頻率，s5控制“clk2”輸出時(shí)鐘的頻率。2) 偽隨機(jī)序列產(chǎn)生電路通常產(chǎn)生偽隨機(jī)序列的電路為一反饋移存器。它又可分為線性反饋移存器和非線性反饋移存器兩類(lèi)。由線性反饋移存器產(chǎn)生出的周期最長(zhǎng)的二進(jìn)制數(shù)字序列稱(chēng)為最大長(zhǎng)度線性反饋移存器序列，通常簡(jiǎn)稱(chēng)

4、為m序列。以15位m序列為例，說(shuō)明m序列產(chǎn)生原理。在圖1-1中示出一個(gè)4級(jí)反饋移存器。若其初始狀態(tài)為（）（1,1,1,1），則在移位一次時(shí)和模2相加產(chǎn)生新的輸入，新的狀態(tài)變?yōu)椋ǎ?,1,1,1），這樣移位15次后又回到初始狀態(tài)（1,1,1,1）。不難看出，若初始狀態(tài)為全“0”,即“0,0,0,0”，則移位后得到的仍然為全“0”狀態(tài)。這就意味著在這種反饋寄存器中應(yīng)避免出現(xiàn)全“0”狀態(tài)，不然移位寄存器的狀態(tài)將不會(huì)改變。因?yàn)?級(jí)移存器共有24=16種可能的不同狀態(tài)。除全“0”狀態(tài)外，剩下15種狀態(tài)可用，即由任何4級(jí)反饋移存器產(chǎn)生的序列的周期最長(zhǎng)為15。圖1-1 15位m序列產(chǎn)生信號(hào)源產(chǎn)生一個(gè)15位

5、的m序列，由“pn”端口輸出，可根據(jù)需要生成不同頻率的偽隨機(jī)碼，碼型為111100010011010，頻率由s4控制，對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1-2所示。3) 幀同步信號(hào)產(chǎn)生電路信號(hào)源產(chǎn)生8k幀同步信號(hào)，用作脈沖編碼調(diào)制的幀同步輸入，由“fs”輸出。4) nrz碼復(fù)用電路以及碼選信號(hào)產(chǎn)生電路碼選信號(hào)產(chǎn)生電路：主要用于8選1電路的碼選信號(hào)；nrz碼復(fù)用電路：將三路八位串行信號(hào)送入cpld，進(jìn)行固定速率時(shí)分復(fù)用，復(fù)用輸出一路24位nrz碼，輸出端口為“nrz”，碼速率由撥碼開(kāi)關(guān)s5控制，對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1-2。5) 終端接收解復(fù)用電路將nrz碼（從“nrzin”輸入）、位同步時(shí)鐘（從“bs”輸入）和幀同步信號(hào)（從

6、“fsin”輸入）送入cpld，進(jìn)行解復(fù)用，將串行碼轉(zhuǎn)換為并行碼，輸出到終端光條（u6和u4）顯示。2、 24位nrz碼產(chǎn)生電路本單元產(chǎn)生nrz信號(hào)，信號(hào)速率根據(jù)輸入時(shí)鐘不同自行選擇，幀結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。幀長(zhǎng)為24位，其中首位無(wú)定義（本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將首位固定為0），第2位到第8位是幀同步碼（7位巴克碼1110010），另外16位為2路數(shù)據(jù)信號(hào)，每路8位。此nrz信號(hào)為集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號(hào)。光條（u1、u2和u3）對(duì)應(yīng)位亮狀態(tài)表示信號(hào)1，滅狀態(tài)表示信號(hào)0。圖1-2 幀結(jié)構(gòu)1) 并行碼產(chǎn)生器由手動(dòng)撥碼開(kāi)關(guān)s1、s2、s3控制產(chǎn)生幀同步碼和16路數(shù)據(jù)位，每組發(fā)光二極管的前八位對(duì)應(yīng)8個(gè)數(shù)據(jù)位。撥

7、碼開(kāi)關(guān)撥上為1，撥下為0。2）八選一電路采用8路數(shù)據(jù)選擇器74ls151，其管腳定義如圖1-3所示。真值表如表1-1所示。表1-1 74ls151真值表cbastrylllld0llhld1lhlld2lhhld3hllld4hlhld5hhlld6hhhld7hl圖1-3 74ls151管腳定義74ls151為互補(bǔ)輸出的8選1數(shù)據(jù)選擇器，數(shù)據(jù)選擇端（地址端）為c、b、a，按二進(jìn)制譯碼，從8個(gè)輸入數(shù)據(jù)d0d7中選擇一個(gè)需要的數(shù)據(jù)。str為選通端，低電平有效。本信號(hào)源采用三組8選1電路，u12，u13，u15的地址信號(hào)輸入端a、b、c分別接cpld輸出的74151_a、74151_b、74151

8、_c信號(hào)，它們的8個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端d0d7分別與s1,s2,s3輸出的8個(gè)并行信號(hào)相連。由表1-1可以分析出u12，u13，u15輸出信號(hào)都是以8位為周期的串行信號(hào)。五、 測(cè)試點(diǎn)說(shuō)明clk1：第一組時(shí)鐘信號(hào)輸出端口，通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)s4選擇頻率。clk2：第二組時(shí)鐘信號(hào)輸出端口，通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)s5選擇頻率。fs：脈沖編碼調(diào)制的幀同步信號(hào)輸出端口。（窄脈沖，頻率為8k）nrz：24位nrz信號(hào)輸出端口，碼型由撥碼開(kāi)關(guān)s1，s2，s3控制，碼速率和第二組時(shí)鐘速率相同，由s5控制。pn：偽隨機(jī)序列輸出，碼型為111100010011010，碼速率和第一組時(shí)鐘速率相同，由s4控制。nrzin：解碼后nrz碼

9、輸入。bs：nrz碼解復(fù)用時(shí)的位同步信號(hào)輸入。fsin：nrz碼解復(fù)用時(shí)的幀同步信號(hào)輸入。六、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 打開(kāi)信號(hào)源模塊的電源開(kāi)關(guān)power1，使信號(hào)源模塊工作。2、 觀測(cè)時(shí)鐘信號(hào)輸出波形。信號(hào)源輸出兩組時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)應(yīng)輸出點(diǎn)為“clk1”和“clk2”，撥碼開(kāi)關(guān)s4的作用是改變第一組時(shí)鐘“clk1”的輸出頻率，撥碼開(kāi)關(guān)s5的作用是改變第二組時(shí)鐘“clk2”的輸出頻率。撥碼開(kāi)關(guān)撥上為1，撥下為0，撥碼開(kāi)關(guān)和時(shí)鐘的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表所示表1-2撥碼開(kāi)關(guān)時(shí)鐘撥碼開(kāi)關(guān)時(shí)鐘000032.768m1000128k000116.384m100164k00108.192m101032k00114.096m10

10、1116k01002.048m11008k01011.024m11014k0110512k11102k0111256k11111k1) 根據(jù)表1-2改變s4，用示波器觀測(cè)第一組時(shí)鐘信號(hào)“clk1”的輸出波形；2) 根據(jù)表1-2改變s5，用示波器觀測(cè)第二組時(shí)鐘信號(hào)“clk2”的輸出波形。3、 用示波器觀測(cè)幀同步信號(hào)輸出波形信號(hào)源提供脈沖編碼調(diào)制的幀同步信號(hào)，在點(diǎn)“fs”輸出，一般時(shí)鐘設(shè)置為2.048m、256k，在后面的實(shí)驗(yàn)中有用到。將撥碼開(kāi)關(guān)s4分別設(shè)置為“0100”、“0111”或別的數(shù)字，用示波器觀測(cè)“fs”的輸出波形。4、 用示波器觀測(cè)偽隨機(jī)信號(hào)輸出波形偽隨機(jī)信號(hào)碼型為111100010

11、011010，碼速率和第一組時(shí)鐘速率相同，由s4控制。根據(jù)表1-2改變s4，用示波器觀測(cè)“pn”的輸出波形。5、 觀測(cè)nrz碼輸出波形信號(hào)源提供24位nrz碼，碼型由撥碼開(kāi)關(guān)s1，s2，s3控制，碼速率和第二組時(shí)鐘速率相同，由s5控制。1) 將撥碼開(kāi)關(guān)s1，s2，s3設(shè)置為“01110010 11001100 10101010”，s5設(shè)為“1010”，用示波器觀測(cè)“nrz”輸出波形。2) 保持碼型不變，改變碼速率（改變s5設(shè)置值），用示波器觀測(cè)“nrz”輸出波形。3) 保持碼速率不變，改變碼型（改變s1、s2、s3設(shè)置值），用示波器觀測(cè)“nrz”輸出波形。七、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、 分析各種時(shí)鐘信

12、號(hào)及數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生的方法，敘述其功用。2、 畫(huà)出各種時(shí)鐘信號(hào)及數(shù)字信號(hào)的波形。3、 記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題并進(jìn)行分析，提出改進(jìn)建議。實(shí)驗(yàn)二 模擬信號(hào)源實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉各種模擬信號(hào)的產(chǎn)生方法及其用途。2、觀察分析各種模擬信號(hào)波形的特點(diǎn)。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)量并分析各測(cè)量點(diǎn)波形及數(shù)據(jù)。2、熟悉幾種模擬信號(hào)的產(chǎn)生方法，了解信號(hào)的來(lái)源、變換過(guò)程和使用方法。三、實(shí)驗(yàn)器材1、信號(hào)源模塊 一塊2、連接線 若干3、20m雙蹤示波器 一臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)原理 模擬信號(hào)源電路用來(lái)產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)所需的各種低頻信號(hào)：同步正弦波信號(hào)、非同步信號(hào)和音樂(lè)信號(hào)。（一）同步信號(hào)源（同步正弦波發(fā)生器）1、 功用同步信號(hào)源用來(lái)產(chǎn)生與編碼數(shù)

13、字信號(hào)同步的2khz正弦波信號(hào)，可用在pam抽樣定理、增量調(diào)制、pcm編碼實(shí)驗(yàn)，作為模擬輸入信號(hào)。在沒(méi)有數(shù)字存貯示波器的條件下，用它作為編碼實(shí)驗(yàn)的輸入信號(hào)，可在普通示波器上觀察到穩(wěn)定的編碼數(shù)字信號(hào)波形。2、 電路原理圖2-1為同步正弦信號(hào)發(fā)生器的電路圖。它由2khz方波信號(hào)產(chǎn)生器（圖中省略了）、同相放大器和低通濾波器三部分組成。圖2-1 同步正弦波產(chǎn)生電路2khz的方波信號(hào)由cpld可編程器件u8內(nèi)的邏輯電路通過(guò)編程產(chǎn)生。“2k同步正弦波”為其測(cè)量點(diǎn)。u19a及周邊的電阻組成一個(gè)的同相放大電路，起到隔離和放大作用，。u19c及周邊的阻容網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)截止頻率為2k的二階低通濾波器，濾除方波信號(hào)里

14、的高次諧波和雜波，得到正弦波信號(hào)。調(diào)節(jié)w1改變同相放大器的放大增益，從而改變輸出正弦波的幅度（05v）。（二）非同步信號(hào)源非同步信號(hào)源利用混合信號(hào)soc型8位單片機(jī)c8051f330，采用dds(直接數(shù)字頻率合成)技術(shù)產(chǎn)生。通過(guò)波形選擇器s6選擇輸出波形，對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管亮。它可產(chǎn)生頻率為180hz18khz的正弦波、180hz10khz的三角波和250hz250khz的方波信號(hào)。按鍵s7、s8分別可對(duì)各波形頻率進(jìn)行增減調(diào)整。非同步信號(hào)輸出幅度為04v，通過(guò)調(diào)節(jié)w4改變輸出信號(hào)幅度?？衫盟ㄐ缘赜^察通信話路的頻率特性，同時(shí)用作增量調(diào)制、脈沖編碼調(diào)制實(shí)驗(yàn)的模擬輸入信號(hào)。圖2-2 非同步信號(hào)發(fā)生器

15、電路圖（三）音樂(lè)信號(hào)產(chǎn)生電路1、功用音樂(lè)信號(hào)產(chǎn)生電路用來(lái)產(chǎn)生音樂(lè)信號(hào)，作模擬輸入信號(hào)檢查話音信道的開(kāi)通情況及通話質(zhì)量。2、工作原理圖2-3 音樂(lè)信號(hào)產(chǎn)生電路音樂(lè)信號(hào)產(chǎn)生電路見(jiàn)圖2-3。音樂(lè)信號(hào)由u21音樂(lè)片厚膜集成電路產(chǎn)生。該片的1腳為電源端，2腳為控制端，3腳為輸出端，4腳為公共地端。vcc經(jīng)r34、d4向u21的1腳提供3.3v電源電壓，當(dāng)2腳通過(guò)k1輸入控制電壓+3.3v時(shí)，音樂(lè)片即有音樂(lè)信號(hào)從第3腳輸出，經(jīng)低通濾波器輸出，輸出端口為“音樂(lè)輸出”（四）載波產(chǎn)生電路1、功用載波產(chǎn)生電路用來(lái)產(chǎn)生數(shù)字調(diào)制所需的正弦波信號(hào)，頻率有64khz和128khz兩種。2、工作原理64k載波產(chǎn)生電路如圖2

16、-4所示，128k載波產(chǎn)生電路如圖2-5所示64khz(128khz)的方波信號(hào)由cpld可編程器件u8內(nèi)的邏輯電路通過(guò)編程產(chǎn)生。“64k同步正弦波”（“64k”同步正弦波）為其測(cè)量點(diǎn)。u17a(u18a)及周邊的電阻組成一個(gè)的同相放大電路，起到隔離和放大作用。u17d(u18d)及周邊的阻容網(wǎng)絡(luò)組成一個(gè)截止頻率為64k（128khz）的二階低通濾波器，濾除方波信號(hào)里的高次諧波和雜波，得到正弦波信號(hào)。調(diào)節(jié)w2(w3)改變同相放大器的放大增益，從而改變輸出正弦波的幅度（05v）。圖2-4 64k載波產(chǎn)生電路圖2-5 128k載波產(chǎn)生電路五、測(cè)試點(diǎn)說(shuō)明2k同步正弦波：2k的正弦波信號(hào)輸出端口，幅度

17、（05v）由w1調(diào)節(jié)。64k同步正弦波：64k的正弦波信號(hào)輸出端口，幅度（05v）由w2調(diào)節(jié)。128k同步正弦波：128k的正弦波信號(hào)輸出端口，幅度（05v）由w3調(diào)節(jié)。非同步信號(hào)源：普通正弦波、三角波和方波信號(hào)輸出端口，波形由s6選擇，頻率由s7、s8調(diào)節(jié)，幅度(04v)由w4調(diào)節(jié)。音樂(lè)輸出：音樂(lè)片輸出端口。音頻信號(hào)輸入：音頻功放輸入端口（功放輸出信號(hào)幅度由w6調(diào)節(jié)）。k1：音樂(lè)片信號(hào)選擇開(kāi)關(guān)。k2：揚(yáng)聲器輸出選擇開(kāi)關(guān)。w6：調(diào)節(jié)揚(yáng)聲器音量。六、實(shí)驗(yàn)步驟1、 用示波器測(cè)量“2k同步正弦波”、“64k同步正弦波”、“128k同步正弦波”各點(diǎn)輸出的正弦波波形，對(duì)應(yīng)的電位器w1，w2，w3可分別改

18、變各正弦波的幅度。2、 用示波器測(cè)量“非同步信號(hào)源”輸出波形。1) 按鍵s6選擇為“正弦波”，改變w4，調(diào)節(jié)信號(hào)幅度（調(diào)節(jié)范圍為04v），用示波器觀察輸出波形。2) 保持信號(hào)幅度為3v，改變s7、s8，調(diào)節(jié)信號(hào)頻率（調(diào)節(jié)范圍為180hz18khz），用示波器觀察輸出波形。3) 將波形分別選擇為三角波、方波，重復(fù)上面兩個(gè)步驟。3、 將控制開(kāi)關(guān)k1設(shè)為“on”，令音樂(lè)片加上控制信號(hào)，產(chǎn)生音樂(lè)信號(hào)輸出，用示波器在“音樂(lè)輸出”端口觀察音樂(lè)信號(hào)輸出波形。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、畫(huà)出各測(cè)量點(diǎn)波形，并進(jìn)行分析。2、畫(huà)出各模擬信號(hào)源的電路組成方框圖，敘述其工作原理。3、記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題并進(jìn)行分析，提出改進(jìn)

19、建議。第二章 語(yǔ)音編碼技術(shù)實(shí)驗(yàn)三 抽樣定理和pam調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 通過(guò)脈沖幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能加深理解脈沖幅度調(diào)制的原理。2、 通過(guò)對(duì)電路組成、波形和所測(cè)數(shù)據(jù)的分析，加深理解這種調(diào)制方式的優(yōu)缺點(diǎn)。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 觀察模擬輸入正弦波信號(hào)、抽樣時(shí)鐘的波形和脈沖幅度調(diào)制信號(hào)，并注意觀察它們之間的相互關(guān)系及特點(diǎn)。2、 改變模擬輸入信號(hào)或抽樣時(shí)鐘的頻率，多次觀察波形。 三、 實(shí)驗(yàn)器材1、 信號(hào)源模塊 一塊2、 號(hào)模塊 一塊3、 20m雙蹤示波器 一臺(tái)4、 連接線 若干四、 實(shí)驗(yàn)原理（一）基本原理1、抽樣定理抽樣定理表明：一個(gè)頻帶限制在（0，）內(nèi)的時(shí)間連續(xù)信號(hào)，如果以t秒的間隔對(duì)它進(jìn)

20、行等間隔抽樣，則將被所得到的抽樣值完全確定。假定將信號(hào)和周期為t的沖激函數(shù)相乘，如圖3-1所示。乘積便是均勻間隔為t秒的沖激序列，這些沖激序列的強(qiáng)度等于相應(yīng)瞬時(shí)上的值，它表示對(duì)函數(shù)的抽樣。若用表示此抽樣函數(shù)，則有：圖3-1 抽樣與恢復(fù)假設(shè)、和的頻譜分別為、和。按照頻率卷積定理，的傅立葉變換是和的卷積：因?yàn)?所以 由卷積關(guān)系，上式可寫(xiě)成 該式表明，已抽樣信號(hào)的頻譜是無(wú)窮多個(gè)間隔為s的相迭加而成。這就意味著中包含的全部信息。需要注意，若抽樣間隔t變得大于，則和的卷積在相鄰的周期內(nèi)存在重疊（亦稱(chēng)混疊），因此不能由恢復(fù)。可見(jiàn)，是抽樣的最大間隔，它被稱(chēng)為奈奎斯特間隔。上面討論了低通型連續(xù)信號(hào)的抽樣。如果

21、連續(xù)信號(hào)的頻帶不是限于0與之間，而是限制在（信號(hào)的最低頻率）與（信號(hào)的最高頻率）之間（帶通型連續(xù)信號(hào)），那么，其抽樣頻率并不要求達(dá)到，而是達(dá)到2b即可，即要求抽樣頻率為帶通信號(hào)帶寬的兩倍。00圖3-2畫(huà)出抽樣頻率2b（無(wú)混疊）和2b（有混疊）時(shí)兩種情況下沖激抽樣信號(hào)的頻譜。(a) 連續(xù)信號(hào)的頻譜100 （b） 高抽樣頻率時(shí)的抽樣信號(hào)及頻譜（無(wú)混疊）0 10（c） 低抽樣頻率時(shí)的抽樣信號(hào)及頻譜（混疊）圖3-2 采用不同抽樣頻率時(shí)抽樣信號(hào)的頻譜2、脈沖振幅調(diào)制（pam）所謂脈沖振幅調(diào)制，即是脈沖載波的幅度隨輸入信號(hào)變化的一種調(diào)制方式。如果脈沖載波是由沖激脈沖組成的，則前面所說(shuō)的抽樣定理，就是脈沖增

22、幅調(diào)制的原理。但是實(shí)際上真正的沖激脈沖串并不能付之實(shí)現(xiàn)，而通常只能采用窄脈沖串來(lái)實(shí)現(xiàn)。因而，研究窄脈沖作為脈沖載波的pam方式，將具有實(shí)際意義。圖3-3 自然抽樣及平頂抽樣波形pam方式有兩種：自然抽樣和平頂抽樣。自然抽樣又稱(chēng)為“曲頂”抽樣，已抽樣信號(hào)ms(t)的脈沖“頂部”是隨m(t)變化的，即在頂部保持了m(t)變化的規(guī)律（如圖3-3所示）。平頂抽樣所得的已抽樣信號(hào)如圖3-3所示，這里每一抽樣脈沖的幅度正比于瞬時(shí)抽樣值，但其形狀都相同。在實(shí)際中，平頂抽樣的pam信號(hào)常常采用保持電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，得到的脈沖為矩形脈沖。（二) 電路組成 脈沖幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖3-4所示，主要由抽樣保持芯片lf39

23、8和解調(diào)濾波電路兩部分組成，電路原理圖如圖3-5所示。圖3-4 脈沖振幅調(diào)制電路原理框圖圖3-5 脈沖幅度調(diào)制電路原理圖（三）實(shí)驗(yàn)電路工作原理1、 pam調(diào)制電路如圖3-5所示，lf398是一個(gè)專(zhuān)用的采樣保持芯片，它具有很高的直流精度和較高的采樣速率，器件的動(dòng)態(tài)性能和保持性能可以通過(guò)合適的外接保持電容達(dá)到最佳。lf398的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-6所示； 圖3-6 lf398的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)n1是輸入緩沖放大器，n2是高輸入阻抗射極輸出器。s為邏輯控制采樣/保持開(kāi)關(guān)，當(dāng)s接通時(shí)，開(kāi)始采樣；當(dāng)s斷開(kāi)時(shí)，開(kāi)始保持。lf398的引腳功能為：3、12腳：正負(fù)電源輸入端。1腳：vi，模擬電壓輸入端。11腳：mct

24、r，邏輯控制輸入端，高電平為采樣，低電平為保持。10腳：mref，邏輯控制電平參考端，一般接地。8腳：hoc，采樣/保持電容接入端。7腳：out，采樣/保持輸出端。如圖3-5所示，被抽樣信號(hào)從pam-sin輸入，進(jìn)入lf398的1腳vi端，經(jīng)內(nèi)部輸入緩沖放大器n1放大后送到模擬開(kāi)關(guān)s，此時(shí)，將抽樣脈沖作為s的控制信號(hào)，當(dāng)lf398的11腳mctr端為高電平時(shí)開(kāi)關(guān)接通，為低電平時(shí)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。然后經(jīng)過(guò)射極輸出器n2輸出比較理想的脈沖幅度調(diào)制信號(hào)。k1為“平頂抽樣”、“自然抽樣”選擇開(kāi)關(guān)。2、pam解調(diào)與濾波電路解調(diào)濾波電路由集成運(yùn)放電路tl084組成。組成了一個(gè)二階有源低通濾波器，其截止頻率設(shè)計(jì)在3

25、.4khz左右，因?yàn)樵摓V波器有著解調(diào)的作用，因此它的質(zhì)量好壞直接影響著系統(tǒng)的工作狀態(tài)。該電路還在后續(xù)實(shí)驗(yàn)接收部分有用到。電路如圖3-7所示圖3-7 pam解調(diào)濾波電路五、 測(cè)試點(diǎn)說(shuō)明1、輸入點(diǎn)參考說(shuō)明pam-sin：音頻信號(hào)輸入端口pamclk：抽樣時(shí)鐘信號(hào)輸入端口in：pam解調(diào)濾波電路輸入端口2、輸出點(diǎn)說(shuō)明自然抽樣輸出：自然抽樣信號(hào)輸出端口平頂抽樣輸出：平頂抽樣信號(hào)輸出端口out：pam解調(diào)濾波輸出端口六、 實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1、 將信號(hào)源模塊、模塊1固定在主機(jī)箱上，將黑色塑封螺釘擰緊，確保電源接觸良好。2、 插上電源線，打開(kāi)主機(jī)箱右側(cè)的交流開(kāi)關(guān)，將信號(hào)源模塊和模塊1的電源開(kāi)關(guān)撥下，觀察指

26、示燈是否點(diǎn)亮，紅燈為+5v電源指示燈，綠燈為-12v電源指示燈，黃色為+12v電源指示燈。（注意，此處只是驗(yàn)證通電是否成功，在實(shí)驗(yàn)中均是先連線，再打開(kāi)電源做實(shí)驗(yàn)，不要帶電連線）。3、 觀測(cè)pam自然抽樣波形1) 用示波器觀測(cè)信號(hào)源“2k同步正弦波”輸出，調(diào)節(jié)w1改變輸出信號(hào)幅度，使輸出信號(hào)峰-峰值在4v左右。2) 將信號(hào)源上s4設(shè)為“1010”，使“clk1”輸出32k時(shí)鐘。3) 將模塊1上k1選到“自然”。4) 關(guān)閉電源，按如下方式連線源端口目標(biāo)端口連線說(shuō)明信號(hào)源：“2k同步正弦波”模塊1:“pam-sin”提供被抽樣信號(hào)信號(hào)源：“clk1”模塊1:“pamclk”提供抽樣時(shí)鐘* 檢查連線是

27、否正確，檢查無(wú)誤后打開(kāi)電源5) 用示波器在“自然抽樣輸出”處觀察pam自然抽樣波形。4、 觀測(cè)pam平頂抽樣波形a) 用示波器觀測(cè)信號(hào)源“2k同步正弦波”輸出，調(diào)節(jié)w1改變輸出信號(hào)幅度，使輸出信號(hào)峰-峰值在4v左右。b) 將信號(hào)源上s1、s2、s3依次設(shè)為“10000000”、“10000000”、“10000000”，將s5撥為“1000”，使“nrz”輸出速率為128k，抽樣頻率為：nrz頻率/8（實(shí)驗(yàn)中的電路，nrz為“1”時(shí)抽樣，為“0”時(shí)保持。在平頂抽樣中，抽樣脈沖為窄脈沖）。c) 將k1設(shè)為“平頂”。關(guān)閉電源，按下列方式進(jìn)行連線。源端口目標(biāo)端口連線說(shuō)明信號(hào)源：“2k同步正弦波模塊1

28、：“pam-sin”提供被抽樣信號(hào)信號(hào)源：“nrz”模塊1：“pamclk”提供抽樣脈沖d) 打開(kāi)電源，用示波器在“平頂抽樣輸出”處觀察平頂抽樣波形。5、 改變抽樣時(shí)鐘頻率，觀測(cè)自然抽樣信號(hào)，驗(yàn)證抽樣定理。6、 觀測(cè)解碼后pam波形與原信號(hào)的區(qū)別1) 步驟3的前3步不變,按如下方式連線源端口目標(biāo)端口連線說(shuō)明信號(hào)源：“2k同步正弦波”模塊1:“pam-sin”提供被抽樣信號(hào)信號(hào)源：“clk1”模塊1:“pamclk”提供抽樣時(shí)鐘模塊1:“自然抽樣輸出”模塊1:“in”將pam信號(hào)進(jìn)行譯碼2) 將k1設(shè)為“自然”，用“pam-sin”信號(hào)做示波器的觸發(fā)源，用雙蹤示波器對(duì)比觀測(cè)“pam-sin”和“

29、out”波形。7、 將信號(hào)源產(chǎn)生的音樂(lè)信號(hào)輸入到模塊1的“pam-sin”，“自然抽樣輸出”和“in”相連，pam解調(diào)信號(hào)輸出到信號(hào)源上的“音頻信號(hào)輸入”，通過(guò)揚(yáng)聲器聽(tīng)語(yǔ)音，感性判斷該系統(tǒng)對(duì)話音信號(hào)的傳輸質(zhì)量。七、 實(shí)驗(yàn)思考題1、 簡(jiǎn)述平頂抽樣和自然抽樣的原理及實(shí)現(xiàn)方法。2、 在抽樣之后，調(diào)制波形中包不包含直流分量，為什么？3、 造成系統(tǒng)失真的原因有哪些？4、 為什么采用低通濾波器就可以完成pam解調(diào)？八、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、 分析電路的工作原理，敘述其工作過(guò)程。2、 繪出所做實(shí)驗(yàn)的電路、儀表連接調(diào)測(cè)圖。并列出所測(cè)各點(diǎn)的波形、頻率、電壓等有關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)做簡(jiǎn)要分析說(shuō)明。必要時(shí)借助于計(jì)算公式及

30、推導(dǎo)。3、 對(duì)實(shí)驗(yàn)思考題加以分析，按照要求作出回答。實(shí)驗(yàn)四 脈沖編碼調(diào)制解調(diào)實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)的原理。2、 掌握脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍和頻率特性的定義及測(cè)量方法。3、 了解脈沖編碼調(diào)制信號(hào)的頻譜特性。4、 了解大規(guī)模集成電路w681512的使用方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 觀察脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)的結(jié)果，分析調(diào)制信號(hào)與基帶信號(hào)之間的關(guān)系。2、 改變基帶信號(hào)的幅度，觀察脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)信號(hào)的信噪比的變化情況。3、 改變基帶信號(hào)的頻率，觀察脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)信號(hào)幅度的變化情況。4、 改變位同步時(shí)鐘，觀測(cè)脈沖編碼調(diào)制波形。三、 實(shí)驗(yàn)器材1、 信號(hào)源模塊 一塊2、 號(hào)

31、模塊 一塊3、 20m雙蹤示波器 一臺(tái)4、 立體聲耳機(jī) 一副5、 連接線 若干四、 實(shí)驗(yàn)原理（一）基本原理模擬信號(hào)進(jìn)行抽樣后，其抽樣值還是隨信號(hào)幅度連續(xù)變化的，當(dāng)這些連續(xù)變化的抽樣值通過(guò)有噪聲的信道傳輸時(shí)，接收端就不能對(duì)所發(fā)送的抽樣準(zhǔn)確地估值。如果發(fā)送端用預(yù)先規(guī)定的有限個(gè)電平來(lái)表示抽樣值，且電平間隔比干擾噪聲大，則接收端將有可能對(duì)所發(fā)送的抽樣準(zhǔn)確地估值，從而有可能消除隨機(jī)噪聲的影響。脈沖編碼調(diào)制（pcm）簡(jiǎn)稱(chēng)為脈碼調(diào)制，它是一種將模擬語(yǔ)音信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)的編碼方式。脈碼調(diào)制的過(guò)程如圖5-1所示。pcm主要包括抽樣、量化與編碼三個(gè)過(guò)程。抽樣是把時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間離散、幅度連續(xù)的抽樣信

32、號(hào)；量化是把時(shí)間離散、幅度連續(xù)的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間離散、幅度離散的數(shù)字信號(hào)；編碼是將量化后的信號(hào)編碼形成一個(gè)二進(jìn)制碼組輸出。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的pcm碼組（電話語(yǔ)音）是用八位碼組代表一個(gè)抽樣值。編碼后的pcm碼組，經(jīng)數(shù)字信道傳輸，在接收端，用二進(jìn)制碼組重建模擬信號(hào)，在解調(diào)過(guò)程中，一般采用抽樣保持電路。預(yù)濾波是為了把原始語(yǔ)音信號(hào)的頻帶限制在300hz3400hz左右，所以預(yù)濾波會(huì)引入一定的頻帶失真。在整個(gè)pcm系統(tǒng)中，重建信號(hào)的失真主要來(lái)源于量化以及信道傳輸誤碼。通常，用信號(hào)與量化噪聲的功率比，即信噪比s/n來(lái)表示。國(guó)際電報(bào)電話咨詢(xún)委員會(huì)（itu-t）詳細(xì)規(guī)定了它的指標(biāo)，還規(guī)定比特率為64kbps，使用

33、a律或律編碼律。下面將詳細(xì)介紹pcm編碼的整個(gè)過(guò)程，由于抽樣原理已在前面實(shí)驗(yàn)中詳細(xì)討論過(guò)，故在此只講述量化及編碼的原理。圖5-1 pcm 調(diào)制原理框圖1、 量化從數(shù)學(xué)上來(lái)看，量化就是把一個(gè)連續(xù)幅度值的無(wú)限數(shù)集合映射成一個(gè)離散幅度值的有限數(shù)集合。如圖5-2所示，量化器q輸出l個(gè)量化值，k=1，2，3，l。常稱(chēng)為重建電平或量化電平。當(dāng)量化器輸入信號(hào)幅度落在與之間時(shí)，量化器輸出電平為。這個(gè)量化過(guò)程可以表達(dá)為：這里稱(chēng)為分層電平或判決閾值。通常稱(chēng)為量化間隔。模擬入量化器量化值圖5-2 模擬信號(hào)的量化模擬信號(hào)的量化分為均勻量化和非均勻量化，我們先討論均勻量化。把輸入模擬信號(hào)的取值域按等距離分割的量化稱(chēng)為均

34、勻量化。在均勻量化中，每個(gè)量化區(qū)間的量化電平均取在各區(qū)間的中點(diǎn)，如圖5-3所示。其量化間隔（量化臺(tái)階）取決于輸入信號(hào)的變化范圍和量化電平數(shù)。當(dāng)輸入信號(hào)的變化范圍和量化電平數(shù)確定后，量化間隔也被確定。例如，輸入信號(hào)的最小值和最大值分用a和b表示，量化電平數(shù)為m，那么，均勻量化的量化間隔為：量化器輸出為： 當(dāng)式中為第個(gè)量化區(qū)間的終點(diǎn)，可寫(xiě)成 為第個(gè)量化區(qū)間的量化電平，可表示為 上述均勻量化的主要缺點(diǎn)是，無(wú)論抽樣值大小如何，量化噪聲的均方根值都固定不變。因此，當(dāng)信號(hào)較小時(shí)，則信號(hào)量化噪聲功率比也就很小，這樣，對(duì)于弱信號(hào)時(shí)的量化信噪比就難以達(dá)到給定的要求。通常，把滿足信噪比要求的輸入信號(hào)取值范圍定義為

35、動(dòng)態(tài)范圍，可見(jiàn)，均勻量化時(shí)的信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍將受到較大的限制。為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，實(shí)際中，往往采用非均勻量化。圖5-3 均勻量化過(guò)程示意圖非均勻量化是根據(jù)信號(hào)的不同區(qū)間來(lái)確定量化間隔的。對(duì)于信號(hào)取值小的區(qū)間，其量化間隔也??；反之，量化間隔就大。它與均勻量化相比，有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。首先，當(dāng)輸入量化器的信號(hào)具有非均勻分布的概率密度（實(shí)際中常常是這樣）時(shí)，非均勻量化器的輸出端可以得到較高的平均信號(hào)量化噪聲功率比；其次，非均勻量化時(shí)，量化噪聲功率的均方根值基本上與信號(hào)抽樣值成比例。因此量化噪聲對(duì)大、小信號(hào)的影響大致相同，即改善了小信號(hào)時(shí)的量化信噪比。實(shí)際中，非均勻量化的實(shí)際方法通常是將抽樣值通過(guò)壓縮再進(jìn)行均

36、勻量化。通常使用的壓縮器中，大多采用對(duì)數(shù)式壓縮。廣泛采用的兩種對(duì)數(shù)壓縮律是壓縮律和a壓縮律。美國(guó)采用壓縮律，我國(guó)和歐洲各國(guó)均采用a壓縮律，因此，本實(shí)驗(yàn)?zāi)K采用的pcm編碼方式也是a壓縮律。所謂a壓縮律也就是壓縮器具有如下特性的壓縮律：a律壓擴(kuò)特性是連續(xù)曲線，a值不同壓擴(kuò)特性亦不同，在電路上實(shí)現(xiàn)這樣的函數(shù)規(guī)律是相當(dāng)復(fù)雜的。實(shí)際中，往往都采用近似于a律函數(shù)規(guī)律的13折線（a=87.6）的壓擴(kuò)特性。這樣，它基本上保持了連續(xù)壓擴(kuò)特性曲線的優(yōu)點(diǎn)，又便于用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，本實(shí)驗(yàn)?zāi)K中所用到的pcm編碼芯片w681512正是采用這種壓擴(kuò)特性來(lái)進(jìn)行編碼的。圖5-4示出了這種壓擴(kuò)特性。圖5-4 13折線表5-1列

37、出了13折線時(shí)的值與計(jì)算值的比較。表 5-10101按折線分段時(shí)的01段落12345678斜率16168421表中第二行的值是根據(jù)時(shí)計(jì)算得到的，第三行的值是13折線分段時(shí)的值?？梢?jiàn)，13折線各段落的分界點(diǎn)與曲線十分逼近，同時(shí)按2的冪次分割有利于數(shù)字化。2、 編碼所謂編碼就是把量化后的信號(hào)變換成二進(jìn)制碼，其相反的過(guò)程稱(chēng)為譯碼。當(dāng)然，這里的編碼和譯碼與差錯(cuò)控制編碼和譯碼是完全不同的，前者是屬于信源編碼的范疇。在現(xiàn)有的編碼方法中，若按編碼的速度來(lái)分，大致可分為兩大類(lèi)：低速編碼和高速編碼。通信中一般都采用第二類(lèi)。編碼器的種類(lèi)大體上可以歸結(jié)為三類(lèi)：逐次比較型、折疊級(jí)聯(lián)型、混合型。本實(shí)驗(yàn)?zāi)K中的編碼芯片w

38、681512采用的是逐次比較型。在逐次比較型編碼方式中，無(wú)論采用幾位碼，一般均按極性碼、段落碼、段內(nèi)碼的順序排列。下面結(jié)合13折線的量化來(lái)加以說(shuō)明。在13折線法中，無(wú)論輸入信號(hào)是正是負(fù)，均按8段折線（8個(gè)段落）進(jìn)行編碼。若用8位折疊二進(jìn)制碼來(lái)表示輸入信號(hào)的抽樣量化值，其中用第一位表示量化值的極性，其余七位（第二位至第八位）則表示抽樣量化值的絕對(duì)大小。具體的做法是：用第二至第四位表示段落碼，它的8種可能狀態(tài)來(lái)分別代表8個(gè)段落的起點(diǎn)電平。其它四位表示段內(nèi)碼，它的16種可能狀態(tài)來(lái)分別代表每一段落的16個(gè)均勻劃分的量化級(jí)。這樣處理的結(jié)果，8個(gè)段落被劃分成27128個(gè)量化級(jí)。段落碼和8個(gè)段落之間的關(guān)系如

39、表5-2所示；段內(nèi)碼與16個(gè)量化級(jí)之間的關(guān)系見(jiàn)表5-3?？梢?jiàn)，上述編碼方法是把壓縮、量化和編碼合為一體的方法。表5-2 段落碼 表5-3 段內(nèi)碼段落序號(hào)段落碼量化級(jí)段內(nèi)碼8111151111141110711013110112110061011110111010105100910018100040117011160110301050101401002001300112001010001000100000（二）實(shí)驗(yàn)電路說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)采用大規(guī)模集成電路w681512對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行pcm編、解碼。w681512是應(yīng)用于語(yǔ)音、模擬轉(zhuǎn)數(shù)字、數(shù)字轉(zhuǎn)模擬的單通道codec。此語(yǔ)音codec以全差動(dòng)輸出功能來(lái)將噪

40、音最小化。芯片符合itu-t g.712及itu-t g.711工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所以能提供最可能的清晰訊號(hào)。w681512可工作在256khz、512khz、1536khz、1544khz、2048khz、2560khz和4096khz。這里選擇編碼速率為2.048mhz，每一時(shí)隙數(shù)據(jù)為8位，幀同步信號(hào)為8khz。模擬信號(hào)在編碼電路中，經(jīng)過(guò)抽樣、量化、編碼，最后得到pcm編碼信號(hào)。在單路編譯碼器中，經(jīng)變換后的pcm碼是在一個(gè)時(shí)隙中被發(fā)送出去的，在其他的時(shí)隙中編譯碼器是沒(méi)有輸出的，即對(duì)一個(gè)單路編譯碼器來(lái)說(shuō)，它在一個(gè)pcm幀（32個(gè)時(shí)隙）里，只在一個(gè)特定的時(shí)隙中發(fā)送編碼信號(hào)。同樣，譯碼電路也只是在一個(gè)特

41、定的時(shí)隙（此時(shí)隙應(yīng)與發(fā)送時(shí)隙相同，否則接收不到pcm編碼信號(hào)）里才從外部接收pcm編碼信號(hào)，然后進(jìn)行譯碼，經(jīng)過(guò)帶通濾波器、放大器后輸出。下面對(duì)pcm編譯碼專(zhuān)用集成電路w681512芯片做一些簡(jiǎn)單的介紹。圖5-6為w681512的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖，圖5-7是w681512的管腳排列圖。圖5-6 w681512邏輯方框圖44圖5-7 w681512管腳排列圖3、 w681512管腳的功能（1）ro+：接收濾波器的非倒相輸出（2）ro-：接收濾波器的倒相輸出（3）pai：功率放大器的倒相輸入（4）pao-：功率放大器的倒相輸出（5）pao+：功率放大器的非倒相輸出（6）vdd：供電引腳（7）fsr：接

42、收幀同步脈沖，它啟動(dòng)bclkr，于是pcm數(shù)據(jù)移入pcmr，fsr為8khz脈沖序列。（8）pcmr：接收數(shù)據(jù)幀輸入。pcm數(shù)據(jù)必須與fsr和bclkr同步。（9）bclkr：接收數(shù)據(jù)位時(shí)鐘輸入。（10）pui：省電模式的控制端，接vdd時(shí)為正常工作模式，接vss時(shí)為省電模式。（11）mclk：系統(tǒng)主時(shí)鐘輸入，其頻率可以是256khz、512khz、1.536mhz、1.544mhz、2.048mhz、2.56mhz、4.096mhz。（12）bclkt：發(fā)送數(shù)據(jù)位時(shí)鐘輸入（13）pcmt：輸出數(shù)據(jù)發(fā)送。（14）fst：8khz發(fā)送幀同步脈沖輸入，它發(fā)送pcm數(shù)據(jù)同步。（15）vss：地，必須

43、接到0v。（16）/a-law：壓縮方式選擇引腳。接vdd時(shí)為律，接vss時(shí)為a律。（17）ao：發(fā)送輸入放大器的模擬輸出。（18）ai-：發(fā)送輸入放大器的倒相輸入。（19）ai+：發(fā)送輸入放大器的非倒相輸入。（20）vag：為模擬信號(hào)提供2.4v的參考電壓。4、 功能說(shuō)明i 上電當(dāng)開(kāi)始上電瞬間，復(fù)位電路啟動(dòng)，芯片處于掉電狀態(tài)，所有非主要電路都沒(méi)有正常工作，而pcmt、ro+、pao-、pao+均處于高阻狀態(tài)。為了使器件上電，一個(gè)邏輯低電平或時(shí)鐘脈沖必須作用在pui引腳上，并且fst和fsr脈沖必須存在。于是有兩種掉電控制模式可以利用。在第一種中pui引腳電位被拉高。在另一種模式中使fst和f

44、sr二者的輸入均連續(xù)保持低電平，在最后一個(gè)fst或fsr脈沖之后相隔2ms左右，器件將進(jìn)入掉電狀態(tài)，一旦第一個(gè)fst和fsr脈沖出現(xiàn)，上電就會(huì)發(fā)生。三態(tài)數(shù)據(jù)輸出將停留在高阻抗?fàn)顟B(tài)中，一直到第二個(gè)fst脈沖出現(xiàn)。ii 短幀同步工作芯片既可以用短幀，也可以用長(zhǎng)幀同步脈沖。在加電開(kāi)始時(shí)，器件采用短幀模式，在這種模式中，fst和fsr這兩個(gè)幀同步脈沖的長(zhǎng)度均為一個(gè)位時(shí)鐘周期。在bclkt的下降沿當(dāng)fst為高時(shí)，bclkt的下一個(gè)上升沿可啟動(dòng)輸出符號(hào)位的三態(tài)輸出pcmt的緩沖器，緊隨其后的7個(gè)上升沿以時(shí)鐘送出剩余的7個(gè)位，而下一個(gè)下降沿則阻止pcmt輸出。在bclkr的下降沿當(dāng)fsr為高時(shí)（bclkt在

45、同步模式），其下一個(gè)下降沿將鎖住符號(hào)位，跟隨其后的7個(gè)下降沿鎖住剩余的7個(gè)保留位。iii 長(zhǎng)幀同步工作為了應(yīng)用長(zhǎng)幀模式，fst和fsr這兩個(gè)幀同步脈沖的長(zhǎng)度應(yīng)等于或大于位時(shí)鐘周期的三倍。在64khz工作狀態(tài)中，幀同步脈沖至少要在160ns內(nèi)保持低電位。隨著fst或bclkx的上升沿（無(wú)論哪一個(gè)先到）來(lái)到，pcmt三態(tài)輸出緩沖器啟動(dòng)，于是被時(shí)鐘移出的第一比特為符號(hào)位，以后到來(lái)的bclkx的7個(gè)上升沿以時(shí)鐘移出剩余的7位碼。隨著第8個(gè)上升沿或fst變低（無(wú)論哪一個(gè)后發(fā)生），pcmt輸出由bclkx的下降沿來(lái)阻塞，在以后8個(gè)bclkr的下降沿（bclkr），接收幀同步脈沖fsr的上升沿將鎖住pcmr

46、的pcm數(shù)據(jù)。iv 發(fā)送部件發(fā)送部件的輸入端為一個(gè)運(yùn)算放大器，并配有兩個(gè)調(diào)整增益的外接電阻。在低噪聲和寬頻帶條件下，整個(gè)音頻通帶內(nèi)的增益可達(dá)20db以上。該運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)一個(gè)增益為1的濾波器（由rc有源前置濾波器組成），后面跟隨一個(gè)時(shí)鐘頻率為256khz的8階開(kāi)關(guān)電容帶通濾波器。該濾波器的輸出直接驅(qū)動(dòng)編碼器的抽樣保持電路。在制造中配入一個(gè)精密電壓基準(zhǔn)，以便提供額定峰值為2.4v的輸入過(guò)載（tmax）。fst幀同步脈沖控制濾波器輸出的抽樣，然后逐次逼近的編碼周期就開(kāi)始。8位碼裝入緩沖器內(nèi)，并在下一個(gè)fst脈沖下通過(guò)pcmt移出，整個(gè)編碼時(shí)延近似地等于165ns加上125ns（由于編碼時(shí)延），其和

47、為290ns。v 接收部件接收部件包括一個(gè)擴(kuò)展dac（數(shù)模轉(zhuǎn)換器），而它又驅(qū)動(dòng)一個(gè)時(shí)鐘頻率為256khz的5階開(kāi)關(guān)電容低通濾波器。譯碼器是依照a律（w681512）設(shè)計(jì)的，而5階低通濾波器矯正8khz抽樣保持電路所引起的sinx/x衰減。在濾波器后跟隨一個(gè)輸出在ro+上的2階rc低通后置濾波器。接收部件的增益為1，但利用功率放大器可加大增益。當(dāng)fsr出現(xiàn)時(shí)在后續(xù)的8個(gè)bclkr（bclkt）的下降沿，pcmr輸入端上的數(shù)據(jù)將被時(shí)鐘控制。在譯碼器的終端，譯碼循環(huán)就開(kāi)始了。vi 接收功率放大器兩個(gè)倒相模式的功率放大器用來(lái)直接驅(qū)動(dòng)一個(gè)匹配的線路接口電路。本編譯碼器的功能比較強(qiáng)，它既可以進(jìn)行a律變換，

48、也可以進(jìn)行律變換，它的數(shù)據(jù)既可用固定速率傳送，也可用變速率傳送，它既可以傳輸信令幀也可以選擇它傳送無(wú)信令幀，并且還可以控制它處于低功耗備用狀態(tài)，到底使用它的什么功能可由用戶通過(guò)一些控制來(lái)選擇。在實(shí)驗(yàn)中我們可以自由選擇它進(jìn)行a律、律變換，以2.048mbit來(lái)傳送信息，信令幀為無(wú)信令幀，它的發(fā)送時(shí)序與接收時(shí)序直接受fst和fsr控制。還有一點(diǎn)，編譯碼器一般都有一個(gè)pui降功耗控制端，pui=1時(shí)，編譯碼能正常工作，pui=0，編譯碼器處于低功耗狀態(tài)，這時(shí)編譯碼器其它功能都不起作用，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)編譯碼器的降功耗控制，這時(shí)，用戶摘機(jī)，編譯碼器工作，用戶掛機(jī)，編譯碼器低功耗。五、 輸入、輸

49、出點(diǎn)參考說(shuō)明1、 輸入點(diǎn)說(shuō)明mclk：芯片工作主時(shí)鐘，頻率為2.048m。sin in-a：模擬信號(hào)輸入點(diǎn)。bsx：pcm編碼所需時(shí)鐘信號(hào)輸入點(diǎn)。bsr：pcm解碼所需時(shí)鐘信號(hào)輸入點(diǎn)。fsxa：pcm編碼幀同步信號(hào)輸入點(diǎn)。fsra：pcm解碼幀同步信號(hào)輸入點(diǎn)。pcmin-a：pcm解調(diào)信號(hào)輸入點(diǎn)。earin1：耳機(jī)語(yǔ)音信號(hào)輸入點(diǎn)。micout1：麥克風(fēng)語(yǔ)音信號(hào)輸出點(diǎn)。k1、k2：a律、律切換開(kāi)關(guān)2、 輸出點(diǎn)說(shuō)明pcmaout-a：脈沖編碼調(diào)制信號(hào)輸出點(diǎn)。sin out-a：pcm解調(diào)信號(hào)輸出點(diǎn)。六、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 將信號(hào)源模塊和模塊2固定在主機(jī)箱上，將黑色塑封螺釘擰緊，確保電源接觸良好。2、

50、插上電源線，打開(kāi)主機(jī)箱右側(cè)的交流開(kāi)關(guān)，將信號(hào)源模塊和模塊2的電源開(kāi)關(guān)撥下，觀察指示燈是否點(diǎn)亮，紅燈為+5v電源指示燈，綠燈為-12v電源指示燈，黃色為+12v電源指示燈。（注意，此處只是驗(yàn)證通電是否成功，在實(shí)驗(yàn)中均是先連線，再打開(kāi)電源做實(shí)驗(yàn)，不要帶電連線）。3、 觀測(cè)pcm編、譯碼波形。1）用示波器測(cè)量信號(hào)源板上“2k同步正弦波”點(diǎn)，調(diào)節(jié)信號(hào)源板上手調(diào)電位器w1使輸出信號(hào)峰-峰值在3v左右。1) 將信號(hào)源板上s4設(shè)為0111（時(shí)鐘速率為256k），s5設(shè)為0100(時(shí)鐘速率為2.048m)。2) 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)連線關(guān)閉系統(tǒng)電源，進(jìn)行如下連接：源端口目的端口連線說(shuō)明信號(hào)源：2k同步正弦波模塊2：sin in-a提供音頻信號(hào)信號(hào)源：clk2模塊2：mclk提供w681512工作的主時(shí)鐘（2.048m）信號(hào)源：clk1模塊2：bsx提供位同步信號(hào)(256k)信號(hào)源：fs模塊2：fsxa提供幀同步信號(hào)模塊2：fsxa模塊2：fsra作自環(huán)實(shí)驗(yàn)，直接將接收幀同步和發(fā)送幀同步相連模塊2：bsx模塊2：bsr作自環(huán)實(shí)驗(yàn)，直接將接收位同步和發(fā)送位同步相連模塊2：pcmout-a模塊2：pcmin-a將pcm編碼輸出結(jié)果送入pcm譯碼電路進(jìn)行譯碼* 檢查連線是否正確，檢查無(wú)誤后打開(kāi)電源3) 用示波器觀測(cè)各測(cè)試點(diǎn)以及pcm