脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)講義

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)實(shí)驗(yàn)二 脈沖編碼調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn). 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.加深對PCM編碼過程的理解。 2.熟悉PCM編、譯碼專用集成芯片的功能和使用方法。 3.了解PCM系統(tǒng)的工作過程。二. 實(shí)驗(yàn)電路工作原理PCM基本工作原理 脈沖調(diào)制就是把一個時(shí)間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號變換成時(shí)間離散、取值離散的數(shù)字信號后在信道中傳輸。脈碼調(diào)制就是對模擬信號先抽樣，再對樣值幅度量化、編碼的過程。 所謂抽樣，就是對模擬信號進(jìn)行周期性掃描，把時(shí)間上連續(xù)的信號變成時(shí)間上離散的信號。該模擬信號經(jīng)過抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原

2、信號中所有信息，也就是說能無失真的恢復(fù)原模擬信號。它的抽樣速率的下限是由抽樣定理確定的。在該實(shí)驗(yàn)中，抽樣速率采用8Kbit/s。 所謂量化，就是把經(jīng)過抽樣得到的瞬時(shí)值將其幅度離散，即用一組規(guī)定的電平，把瞬時(shí)抽樣值用最接近的電平值來表示。 一個模擬信號經(jīng)過抽樣量化后，得到已量化的脈沖幅度調(diào)制信號，它僅為有限個數(shù)值。 所謂編碼，就是用一組二進(jìn)制碼組來表示每一個有固定電平的量化值。然而，實(shí)際上量化是在編碼過程中同時(shí)完成的，故編碼過程也稱為模/數(shù)變換，可記作A/D。 由此可見，脈沖編碼調(diào)制方式就是一種傳遞模擬信號的數(shù)字通信方式。 PCM的原理如圖2-1所示。話音信號先經(jīng)防混疊低通濾波器，進(jìn)行脈沖抽樣，

3、變成8KHz重復(fù)頻率的抽樣信號（即離散的脈沖調(diào)幅PAM信號），然后將幅度連續(xù)的PAM信號用“四舍五入”辦法量化為有限個幅度取值的信號，再經(jīng)編碼，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。對于電話，CCITT規(guī)定抽樣率為8KHz，每抽樣值編8位碼，即共有28=256個量化值，因而每話路PCM編碼后的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)碼率是64kb/s。為解決均勻量化時(shí)小信號量化誤差大、音質(zhì)差的問題，在實(shí)際中采用不均勻選取量化間隔的非線性量化方法，即量化特性在小信號時(shí)分層密、量化間隔小，而在大信號時(shí)分層疏、量化間隔大，如圖22所示。在實(shí)際中廣泛使用的是兩種對數(shù)形式的壓縮特性：A律和律。A律PCM用于歐洲和我國，律用于北美和日本。它們的編碼規(guī)律如圖2-

4、3所示。圖中給出了信號抽樣編碼字與輸入電壓的關(guān)系，其中編碼方式（1）為符號/幅度數(shù)據(jù)格式，Bit7表示符號位，Bit60表示幅度大??；（2）為A律壓縮數(shù)據(jù) 格式，它是（1）的ADI（偶位反相）碼；（3）為律壓縮數(shù)據(jù)格式，它是由（1）的Bit60反相而得到，通常為避免碼出現(xiàn)，將其變成零抑制碼。對壓縮器而言，其輸入輸出歸一化特性表示式為:A律: 律: 圖2-1 PCM的原理框圖圖2-2 A律與律的壓縮特性圖2-3 PCM編碼方式(二)PCM編譯碼電路TP3067芯片介紹 1.編譯碼器的簡單介紹 模擬信號經(jīng)過編譯碼器時(shí)，在編碼電路中，它要經(jīng)過取樣、量化、編碼，如圖2-4(a)所示。到底在什么時(shí)候被取

5、樣，在什么時(shí)序輸出PCM碼則由AD控制來決定，同樣PCM碼被接收到譯碼電路后經(jīng)過譯碼、低通濾波、放大，最后輸出模擬信號，把這兩部分集成在一個芯片上就是一個單路編譯碼器，它只能為一個用戶服務(wù)，即在同一時(shí)刻只能為一個用戶進(jìn)行AD及DA變換。 編碼器把模擬信號變換成數(shù)字信號的規(guī)律一般有二種，一種是律十五折線變換法，它一般用在PCM24路系統(tǒng)中，另一種是A律十三折線非線性交換法，它一般應(yīng)用于PCM 3032路系統(tǒng)中，這是一種比較常用的變換法.模擬信號經(jīng)取樣后就進(jìn)行A律十三折線變換，最后變成8位PCM碼，在單路編譯碼器中，經(jīng)變換后的PCM碼是在一個時(shí)隙中被發(fā)送出去，這個時(shí)序號是由AD控制電路來決定的，而

6、在其它時(shí)隙時(shí)編碼器是沒有輸出的，即對一個單路編譯碼器來說，它在一個PCM幀里只在一個由它自己的AD控制電路決定的時(shí)隙里輸出8位PCM碼，同樣在一個PCM 幀里，它的譯碼電路也只能在一個由它自己的D-A控制電路決定的時(shí)序里，從外部接收8位PCM 碼。其實(shí)單路編譯碼器的發(fā)送時(shí)序和接收時(shí)序還是可由外部電路來控制的，編譯碼器的發(fā)送時(shí)序由AD控制電路來控制。我們定義為FSx和FSr，要求FSx和FSr是周期性的，并且它的周期和PCM的周期要相同，都為125S，這樣，每來一個FSx，其Codec就輸出一個PCM碼，每來一個FSr，其Codec就從外部輸入一個PCM碼。圖2-4(b)是PCM的譯碼電路方框圖

7、，工作過程同圖2-4(a)相反，因此就不再討論了。 圖2-4（a） AD 電路 圖2-4（b） DA 電路圖2-4 A/D及D/A 電路框圖 2.本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)編譯碼器電路的設(shè)計(jì)我們所使用的編譯碼器是把編譯碼電路和各種濾波器集成在一個芯片上，它的框圖見圖25所示。該器件為TP3067。圖2-6是它的管腳排列圖。具體的同學(xué)們可以通過網(wǎng)絡(luò)查閱該芯片的PDF。圖2-5 TP3067邏輯方框圖3.引腳符號 符號 功 能VPO+ 接收功率放大器的同相輸出GNDA 模擬地，所有信號均以該引腳為參考點(diǎn)VPO- 接收功率放大器的倒相輸出VPI 接收功率放大器的倒相輸入VFRO 接收濾波器的模擬輸出VCC 正電源引

8、腳，VCC = +5V士5%FSR 接收幀同步脈沖，F(xiàn)SR為8kHz脈沖序列。DR 接收幀數(shù)據(jù)輸入.PCM數(shù)據(jù)隨著FSR前沿移入DRBCLKRCLKSEL 在FSR的前沿后把數(shù)據(jù)移入DR的位時(shí)鐘，其頻率可從64kHz至2.48MHz。MCLKRPDN 接收主時(shí)鐘，其頻率可以為1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz. 圖2-6 TP3067管腳排列圖 MCLKX 發(fā)送主時(shí)鐘，其頻率可以是1.536MHz，1.544MHz或2.048MHz.它允許與MCLKR異步，同步工作能實(shí)現(xiàn)最佳性能。BCLKX PCM數(shù)據(jù)從DX上移出的位時(shí)鐘，頻率從64kHz至2.048MHz，必須與MCLKX

9、同步。DX 由FSX啟動的三態(tài)PCM數(shù)據(jù)輸出。FSX 發(fā)送幀同步脈沖輸入，它啟動BCLKX并使DX上PCM數(shù)據(jù)移到DX上。ANLB 模擬環(huán)回路控制輸入，在正常工作時(shí)必須置為邏輯“0”，當(dāng)拉到邏輯“1”時(shí)，發(fā)送濾波器和前置放大器輸出被斷開，改為和接收功率放大器的VPO+ 輸出連接。GSX 發(fā)送輸入放大器的模擬輸出。用來在外部調(diào)節(jié)增益。VFXI- 發(fā)送輸入放大器的倒相輸入。 VFXI+ 發(fā)送輸入放大器的非倒相輸入。VBB 負(fù)電源引腳，VBB = -5V 5% 。4.PCM編譯碼電路PCM編譯碼電路所需的工作時(shí)鐘為2.048MHz， FSR、FSX的幀同步信號為8KHz窄脈沖，圖2-7是短幀同步定時(shí)

10、波形圖。 在本實(shí)驗(yàn)中選擇A律變換，以2.048Mbit/s的速率來傳送信息，信息幀為無信令幀，它的發(fā)送時(shí)序與接收時(shí)序直接受FSX和FSR 控制。還有一點(diǎn)，編譯碼器一般都有一個PDN降功耗控制端，PDN=0時(shí)，編譯碼能正常工作，PDN=1時(shí)，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，我們在設(shè)計(jì)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對編譯碼器的降功耗控制。圖2-7 短幀同步定時(shí) 三、實(shí)驗(yàn)步驟將信號源模塊、模擬信號數(shù)字化模塊小心地固定在主機(jī)箱中，確保電源接觸良好。插上電源線，打開主機(jī)箱右側(cè)的交流開關(guān)，再分別按下二個模塊中的開關(guān)POWER1、POWER2，對應(yīng)的發(fā)光二極管LED001、LED002、LED300、

11、LED301發(fā)光，按一下信號源模塊的復(fù)位鍵，模塊開始工作。將信號源模塊的撥碼開關(guān)SW101、SW102設(shè)置為 。將信號源模塊產(chǎn)生的正弦波信號（頻率2.5KHz，峰-峰值為3V）從點(diǎn)“S-IN”輸入模擬信號數(shù)字化模塊，將信號源模塊的信號輸出點(diǎn)“64K”、“8K”“BS”分別與模擬信號數(shù)字化模塊的信號輸入點(diǎn)“64K-IN”、“8K-IN”、“2048K-IN”連接，觀察信號輸出點(diǎn)“PCMB-OUT”的波形。連接連接信號輸出點(diǎn)“PCMB-OUT”和信號輸入點(diǎn)“PCM-IN”，觀察信號輸出點(diǎn)“OUT”的波形。改變輸入正弦信號的幅度，使其峰-峰值分別等于和大于5V（若幅度無法達(dá)到5V，可將輸入正弦信號先

12、通過信號源模塊的模擬信號放大通道，再送入模擬信號數(shù)字化模塊），將示波器探頭分別接在信號輸出點(diǎn)“OUT”、“PCMB-OUT”上，觀察滿載和過載時(shí)的脈沖幅度調(diào)制和解調(diào)波形，記錄下來（應(yīng)可觀察到，當(dāng)輸入正弦波信號幅度大于5V時(shí)，PCM解碼信號中帶有明顯的噪聲）。改變輸入正弦信號的頻率，使其頻率分別大于3400Hz或小于300Hz，觀察點(diǎn)“OUT”、“PCMB-OUT”，記錄下來（應(yīng)可觀察到，當(dāng)輸入正弦波的頻率大于3400Hz或小于300Hz時(shí)，PCM解碼信號幅度急劇減?。?。四、輸入、輸出點(diǎn)參考說明輸入點(diǎn)參考說明2048K-IN：PCM所需時(shí)鐘輸入點(diǎn)。S-IN：模擬信號輸入點(diǎn)（基帶信號）。64K-I

13、N：PCM編碼所需時(shí)鐘輸入點(diǎn)。8K-IN：PCM編碼幀同步信號輸入點(diǎn)。PCM-IN：PCM解調(diào)信號輸入點(diǎn)。（因?yàn)槭菍﹄S機(jī)信號進(jìn)行編碼，所以用模擬示波器無法同步該點(diǎn)信號，必須用數(shù)字存儲示波器才能清楚觀察到該點(diǎn)波形）輸出點(diǎn)參考說明PCMB-OUT：脈沖編碼調(diào)制信號輸出點(diǎn)。（因?yàn)槭菍﹄S機(jī)信號進(jìn)行編碼，所以用模擬示波器無法同步該點(diǎn)信號，必須用數(shù)字存儲示波器才能清楚觀察到該點(diǎn)波形）OUT：PCM解調(diào)信號輸出點(diǎn)。五、實(shí)驗(yàn)思考題分析TP3067主時(shí)鐘與8KHz幀收、發(fā)同步時(shí)鐘的相位關(guān)系。當(dāng)輸入正弦信號的幅度大于3400Hz或小于300Hz時(shí)，分析脈沖編碼調(diào)制和解調(diào)波形。5、關(guān)于堅(jiān)持的名言，你既然期望輝煌偉大

14、的一生，那么就應(yīng)該從今天起，以毫不動搖的決心和堅(jiān)定不移的信念，憑自己的智慧和毅力，去創(chuàng)造你和人類的快樂。佚名6、最可怕的敵人，就是沒有堅(jiān)強(qiáng)的信念。羅曼羅蘭7、只要持續(xù)地努力，不懈地奮斗，就沒有征服不了的東西。塞內(nèi)加8、無論是美女的歌聲，還是鬢狗的狂吠，無論是鱷魚的眼淚，還是惡狼的嚎叫，都不會使我動搖。恰普曼9、書不記，熟讀可記；義不精，細(xì)思可精；惟有志不立，直是無著力處。朱熹10、既然我已經(jīng)踏上這條道路，那么，任何東西都不應(yīng)妨礙我沿著這條路走下去?？档?1、堅(jiān)強(qiáng)的信念能贏得強(qiáng)者的心，并使他們變得更堅(jiān)強(qiáng)。白哲特12、三軍可奪帥也，匹夫不可奪志也。佚名13、立志不堅(jiān)，終不濟(jì)事。朱熹14、富貴不能淫，貧賤不能移，威武不能屈。孟子15、關(guān)于堅(jiān)持的名言，意志目標(biāo)不在自然中存在，而在生命中蘊(yùn)藏。武者小路實(shí)篤關(guān)于堅(jiān)持不懈的50條勵志名人名言16、意志若是屈從，不論程度如何，它都幫助了暴力。但丁17、只要有堅(jiān)強(qiáng)的意志力，就自然而然地會有能耐、機(jī)靈和知識。陀思妥耶夫斯基18、功崇惟志，業(yè)廣惟勤。佚名19、能夠巋然不