通信原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、通信原理實(shí)驗(yàn) 指導(dǎo)書(shū)齊魯理工學(xué)院115目錄實(shí)驗(yàn)一 信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)二 中央集中控制器系統(tǒng)單元實(shí)驗(yàn)10實(shí)驗(yàn)三 脈沖幅度調(diào)制（pam）及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)18實(shí)驗(yàn)四 脈沖編碼調(diào)制（pcm）及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)25實(shí)驗(yàn)五 增量調(diào)制編碼系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)38實(shí)驗(yàn)六 增量調(diào)制系統(tǒng)譯碼實(shí)驗(yàn)46實(shí)驗(yàn)七 基本鎖相環(huán)、鎖相式數(shù)字頻率合成器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)56實(shí)驗(yàn)八 二相psk（dpsk）調(diào)制實(shí)驗(yàn)77實(shí)驗(yàn)九 二相（psk、dpsk）解調(diào)器87實(shí)驗(yàn)十 fsk調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)103實(shí)驗(yàn)十一 通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)109實(shí)驗(yàn)一 信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解多種時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生方法。2掌握用數(shù)字電路產(chǎn)生偽隨機(jī)序列碼的實(shí)現(xiàn)方法。3了解pcm編碼中的收、

2、發(fā)幀同步信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程。二、預(yù)習(xí)要求閱讀本實(shí)驗(yàn)原理部分內(nèi)容，理解信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)的原理，熟悉各芯片的功能。三、實(shí)驗(yàn)儀器儀表1thktxz-1型通信系統(tǒng)原理綜合實(shí)驗(yàn)箱；2雙蹤示波器；3繁用表。四、實(shí)驗(yàn)電路工作原理時(shí)鐘信號(hào)乃是其它各其它各級(jí)電路的重要組成部分，在通信電路及其它電路中，若沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)，則電路基本工作條件得不到滿足而無(wú)法工作。因此，我們?cè)谧鲭娮优c通信原理各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先對(duì)所有的時(shí)鐘信號(hào)加以了解、熟悉，以便能順利地進(jìn)行后面的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。（一）電路組成信號(hào)發(fā)生器電路是供給實(shí)驗(yàn)箱各實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的各種時(shí)鐘信號(hào)和其它有用信號(hào)與測(cè)試信號(hào)，實(shí)驗(yàn)電原理框圖見(jiàn)圖1-1所示：圖1-1信號(hào)發(fā)生器原理框圖圖1-2是

3、信號(hào)發(fā)生器電原理圖，由以下電路組成：1內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)源；2多級(jí)分頻及脈沖編碼調(diào)制（pcm codec）系統(tǒng)收、發(fā)幀同步信號(hào)產(chǎn)生電路；3偽隨機(jī)序列碼產(chǎn)生電路；4簡(jiǎn)易正弦信號(hào)發(fā)生器電路。（二）電路工作原理1內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)源內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)源電路由晶振j101（4.096mhz）、電阻r101和r102、電容c101、非門(mén)u101：a和u101：b、u106：b組成，若電路加電工作后，在u101：a的輸出端輸出一個(gè)比較理想的方波信號(hào)，輸出振蕩頻率為4.096mhz，經(jīng)過(guò)d觸發(fā)器進(jìn)行二分頻，輸出為2.048mhz方波信號(hào)，輸出送到信號(hào)轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)k101的1腳。2三級(jí)基準(zhǔn)信號(hào)分頻電路及pcm編碼調(diào)制收發(fā)幀同步信號(hào)產(chǎn)生電

4、路該電路的輸入時(shí)鐘信號(hào)為2.048mhz的方波，即測(cè)量點(diǎn)tp101端，三級(jí)基準(zhǔn)信號(hào)分頻電路及pcm編碼調(diào)制收發(fā)幀同步信號(hào)均由可預(yù)置四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（帶直接清零）組成三級(jí)分頻電路組成，逐步分頻變成8khz窄脈沖。圖1-3 信號(hào)發(fā)生電路輸出波形圖u102、u103、u104（74ls161）的第二引腳為各級(jí)時(shí)鐘輸入端，輸入時(shí)鐘為2.048mhz、128khz、8khz。數(shù)據(jù)輸入端p3、p2、p1、p0均接地，為低電平。這樣每次均從零開(kāi)始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到16個(gè)脈沖后，其15引腳為進(jìn)位輸出端，輸出一個(gè)被除16的128khz、8khz窄脈沖信號(hào)。各級(jí)的q0、q1、q2、q3輸出均為2分頻輸出波形。由第一級(jí)

5、分頻電路產(chǎn)生的128khz窄脈沖和由第二級(jí)分頻電路產(chǎn)生的8khz窄脈沖進(jìn)行與非后輸出，即為pcm編譯碼器中的收、發(fā)分幀同步信號(hào)，波形如圖1-3所示。3偽隨機(jī)碼發(fā)生器電路眾所周知，偽隨機(jī)序列，也稱作m序列，它的顯著特點(diǎn)是：（a）隨機(jī)特性（b）預(yù)先可確定性（c）可重復(fù)實(shí)現(xiàn)。從而在實(shí)際通信領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。本書(shū)的電子與通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)以及其它單元實(shí)驗(yàn)等，都用到偽隨機(jī)碼發(fā)生器，主要是作為數(shù)據(jù)源，用來(lái)產(chǎn)生偽隨機(jī)序列。本實(shí)驗(yàn)電路采用的是一種帶有兩個(gè)反饋抽頭線圈的3級(jí)反饋移位寄存器。其原理如圖1-4所示。若設(shè)初始狀態(tài)為111（q2q1q0=111），則在cp時(shí)圖1-4只有兩個(gè)反饋抽頭的

6、偽隨機(jī)序列碼發(fā)生器 圖1-5狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖表1-1cpu時(shí)鐘移位次數(shù)轉(zhuǎn)移狀態(tài)q2q1q0假設(shè)初始狀態(tài)111第一次移位后所得到的狀態(tài)011第2次移位后所得的狀態(tài)001第3次移位后所得的狀態(tài)100第4次移位后所得的狀態(tài)010第5次移位后所得的狀態(tài)101第6次移位后所得的狀態(tài)110第7次移位后所得的狀態(tài)111圖1-6是本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中偽隨機(jī)序列碼發(fā)生器的實(shí)際電原理圖。從圖中可知，這是由三級(jí)d觸發(fā)器和異或門(mén)組成的3級(jí)反饋移存器。在測(cè)量點(diǎn)tp108處的碼型序列為1110010周期性序列。該電路為了連續(xù)產(chǎn)生序列波形，防止全零狀態(tài)出現(xiàn)，則將三級(jí)d觸發(fā)器的q端分別連接到非門(mén)u108：a（74ls10）的三個(gè)輸入端，與

7、非門(mén)的輸出端接到d觸發(fā)器u105：a（74ls74）的第四端（該端為置“1”），這樣，一旦出現(xiàn)三級(jí)d觸發(fā)器的輸出端（q端）出現(xiàn)全零狀態(tài)時(shí)，或三級(jí)d觸發(fā)器的q端為全“1”狀態(tài)。這時(shí)與非門(mén)的輸出端立即輸出低電平，使d觸發(fā)器u105：a的q端輸出置“1”，電路又恢復(fù)正常工作，即電路不可能回到q2q1q0=000狀態(tài)。從而保證狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖在7個(gè)非0狀態(tài)下循環(huán)。該電路的工作時(shí)鐘有32mhz、2khz兩種工作方式可供選擇，由cpu中央集中控制單元進(jìn)行控制，使輸出不同速率的偽隨機(jī)序列碼序列。4簡(jiǎn)易正弦波信號(hào)發(fā)生器圖1-7是簡(jiǎn)易正弦信號(hào)發(fā)生器電路圖，其實(shí)是一個(gè)截止頻率為h二階低通濾波器和一個(gè)截止頻率為l的二階高

8、通濾波器組合而成。其二階高通濾波器由u004：d、c102、c103、w101、r103、r105、r104組成。其二階低通濾波器由u004：c、r106、r107、r108、r109、c105、c104組成。其通帶范圍為：lh圖1-6 7位周期序列偽隨機(jī)碼電原理圖可根據(jù)低通濾波器和高通濾波器的計(jì)算方法得到其通頻帶頻率范圍約為300hz3.4khz其通頻帶的增益約為8db。然而在實(shí)際電路中，這些參數(shù)可能與該理論計(jì)算值有些差異。圖1-7 簡(jiǎn)易正弦信號(hào)發(fā)生器電路圖五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1用內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)源產(chǎn)生的信號(hào)作為總時(shí)鐘輸入，分別分析各級(jí)電路，并測(cè)出各測(cè)量點(diǎn)波形。2分析偽隨機(jī)碼發(fā)生器的工作原理并畫(huà)出輸出波形

9、。六、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1接通交流電流，按下開(kāi)關(guān)k2、k100，相對(duì)應(yīng)的指示發(fā)光二極管d6、d101亮，使電路工作。在觀察簡(jiǎn)易正弦波信號(hào)時(shí)，還應(yīng)按下k1、k4相對(duì)應(yīng)的指示發(fā)光二極管，d5、d8亮。2注意信號(hào)轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)k101、k102的作用，即k101：內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)源的選擇開(kāi)關(guān)；k102：簡(jiǎn)易信號(hào)源頻率選擇開(kāi)關(guān)；k1021-2：送入2khz方波信號(hào)；k1022-3：送入1khz方波信號(hào)；k1024-5：送入4khz方波信號(hào)；3分析該實(shí)驗(yàn)電路的電原理圖，并理解其工作過(guò)程。4偽隨機(jī)碼時(shí)鐘和偽隨機(jī)碼pn都受cpu控制，應(yīng)結(jié)合cpu操作內(nèi)容來(lái)觀察。5在分析和測(cè)試偽隨機(jī)碼發(fā)生器的輸出波形時(shí)，注意觀察并記錄時(shí)

10、鐘速率不同時(shí)的輸出波形。6在測(cè)試正弦波信號(hào)發(fā)生器輸出波形時(shí)，注意調(diào)節(jié)w101、w102兩個(gè)電位器，觀察輸出信號(hào)波形的變化。7在分析和測(cè)試pcm編譯碼電路中使用的8khz窄脈沖作收、發(fā)分幀同步信號(hào)時(shí)，先分析該電路的各點(diǎn)工作波形與時(shí)序關(guān)系。然后畫(huà)出波形圖，并用示波器對(duì)各個(gè)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，并作詳細(xì)的分析驗(yàn)證。電路中的u109：a、b、c、d、（74ls04）四個(gè)反相器的作用是對(duì)該128khz窄脈沖進(jìn)行延時(shí)，使輸出的8khz分幀同步信號(hào)更加穩(wěn)定、可靠，消除毛刺，其波形如圖1-8所示。 （a）不加四極反相器（無(wú)延時(shí)）的輸出波形（b）加四級(jí)反相延時(shí)器時(shí)（延時(shí)）的輸出波形圖1-8 8khz分頻同步信號(hào)輸出波

11、形七、討論思考題1實(shí)驗(yàn)電路中的內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)源產(chǎn)生和由兩級(jí)非門(mén)、晶振、電阻電容元件組成反饋式振蕩器。能否用其它形式的電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，舉例說(shuō)明。2時(shí)鐘信號(hào)的分頻電路能否用其它方法產(chǎn)生，要求電路盡量簡(jiǎn)要、清楚。有哪些方法？畫(huà)出原理圖。3偽隨機(jī)序列發(fā)生器中，如果在q2與q1級(jí)間再加上一級(jí)移存器qs，試分析該電路的工作過(guò)程并畫(huà)出輸出波形。見(jiàn)圖1-10所示。圖1-10 增加qs時(shí)的偽隨機(jī)碼序列發(fā)生器電路4理解并分析正弦波測(cè)試信號(hào)發(fā)生器電路后，試再用其它方法產(chǎn)生正弦波信號(hào)。舉例說(shuō)明，并畫(huà)出電路圖。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1分析實(shí)驗(yàn)電路的工作原理，敘述其工作過(guò)程。2根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄，畫(huà)出各測(cè)量點(diǎn)的波形圖。3對(duì)實(shí)驗(yàn)討論

12、思考題加以分析，并作出原理圖與工作波形圖。4寫(xiě)出本實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)，對(duì)本實(shí)驗(yàn)有什么要求與意見(jiàn)提出來(lái)。實(shí)驗(yàn)二 中央集中控制器系統(tǒng)單元實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解單元微型計(jì)算機(jī)在通信電路系統(tǒng)中的應(yīng)用。2了解該系統(tǒng)單元對(duì)其它實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的管理、控制與檢測(cè)過(guò)程。3熟悉鍵盤(pán)操作方法。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求預(yù)習(xí)mcs-51系列單片微型計(jì)算機(jī)原理及其應(yīng)用等相應(yīng)材料。三、實(shí)驗(yàn)儀器儀表1thktxz-1型通信系統(tǒng)原理綜合實(shí)驗(yàn)箱；2雙蹤示波器；3繁用表。四、實(shí)驗(yàn)電路工作原理中央集中控制器是該綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的中心控制部分，它控制著各部分實(shí)驗(yàn)電路的工作，采用mcs-51單片計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)全部系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中管理與控制，學(xué)生上機(jī)作某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)

13、或綜合實(shí)驗(yàn)時(shí)，由輔助鍵盤(pán)進(jìn)行操作，可選擇各種方式的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)，通過(guò)數(shù)碼管指示，即可了解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的全部工作狀態(tài)。（一）電路組成圖2-1是中央集中控制器電路框圖，圖2-2是中央集中控制器原理圖。圖2-1 中央集中控制電路框圖（二）電路基本工作原理1鍵盤(pán)輸入電路在擴(kuò)展at89c51單片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)，除了配置擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器外，也要對(duì)i/o口的擴(kuò)展進(jìn)行考慮，這主要使單片機(jī)能按照要求工作，就必須將必要的命令和數(shù)據(jù)輸入到單片機(jī)中，這就需要配置一定的輸入設(shè)備。在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，輸入設(shè)備選用的是鍵盤(pán)，鍵盤(pán)是單片計(jì)算機(jī)中一個(gè)很關(guān)鍵的部件，它能實(shí)現(xiàn)向單片計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)

14、單片機(jī)的主要手段，其鍵盤(pán)與at89c51單片計(jì)算系統(tǒng)接口電路框圖如圖2-3所示。圖2-3鍵盤(pán)與at89c51單片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電路框圖圖2-4是鍵盤(pán)輸入原理電路，由圖2-3與圖2-4可看出，共有14個(gè)功能鍵，它們與各實(shí)驗(yàn)單元及代碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：鍵名 實(shí)驗(yàn)單元 代碼“clk”鍵 信號(hào)發(fā)生器單元 “1”“pam”鍵 脈沖振幅調(diào)制單元 “2”“pcm”鍵 脈沖編碼調(diào)制單元 “3”“m-t”鍵 增量調(diào)制器編碼單元 “4”“m-r”鍵 增量調(diào)制器譯碼單元 “5”“fsk”鍵 fsk調(diào)制解調(diào)單元 “6”“vco”鍵 基本鎖相環(huán)頻率合成器單元 “7”“psk”鍵 dpsk調(diào)制解調(diào)單元 “8”“eye”鍵 眼

15、圖實(shí)驗(yàn) “9”“syn”鍵 綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)單元 “0”“fh”鍵 基本鎖相環(huán)與頻率合成器單元 “fh”“rst”鍵 中央集中控制器系統(tǒng)單元 “p”“stat”鍵 中央集中控制器系統(tǒng)單元 “stat”“stop”鍵 中央集中控制器系統(tǒng)單元 “stop” 圖2-4 鍵盤(pán)輸入原理圖1）在做某項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先按“復(fù)位”鍵，數(shù)碼管循環(huán)顯示“p”后，顯示全部“零”，表示此時(shí)cpu已全部“清零”。然后按下“開(kāi)始”鍵，cpu掃描到該鍵并記憶，數(shù)碼管顯示“stat”，然后再依次掃描其它鍵盤(pán)的輸入情況，此時(shí)再鍵入此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的代碼鍵，則cpu掃描到該鍵有輸入，數(shù)碼管顯示該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的數(shù)字代碼。cpu內(nèi)部由程序控制處理去執(zhí)行相

16、應(yīng)的指令，送出與該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)所必須的控制信號(hào)，作穩(wěn)定輸出，使此項(xiàng)單元電路正常工作。當(dāng)做完或不做這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，只要鍵入“停止”功能鍵，cpu記憶該鍵輸入的信號(hào)后，立即使此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)單元停止工作。 同時(shí)數(shù)碼管顯示“stop”。2）再做其它實(shí)驗(yàn)時(shí)，重復(fù)以上步驟。3）同一時(shí)刻只能做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，即做下一個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須用“stop”關(guān)掉前一個(gè)實(shí)驗(yàn)，再按復(fù)位鍵。4）在做“鎖相環(huán)與鎖相式頻率合成器實(shí)驗(yàn)”時(shí)，若用手工撥8421碼，則按“vco”鍵，若用鍵盤(pán)直接輸入分頻頻率值，則按“fh”鍵，數(shù)碼管顯示“fh”后，鍵盤(pán)自動(dòng)轉(zhuǎn)成數(shù)碼鍵，可直接輸入分頻頻率值，數(shù)碼管同時(shí)顯示分頻頻率數(shù)值。關(guān)于上述功能的實(shí)現(xiàn)，必須要有軟件的支持。2

17、數(shù)碼管顯示電路在對(duì)單片計(jì)算機(jī)擴(kuò)展應(yīng)用時(shí)，有時(shí)單片計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算或處理的結(jié)果，也要通過(guò)一定的方式輸出，這就需要一定的輸出設(shè)備，在本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，配置了七個(gè)數(shù)碼管作顯示電路，圖2-5是它的原理框圖。圖2-6是數(shù)碼管顯示電路和驅(qū)動(dòng)電路圖，所有需要顯示數(shù)據(jù)均可通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。同樣這也離不開(kāi)軟件的支持。圖2-5數(shù)碼管顯示電路原理圖 圖2-6數(shù)碼管顯示電路原理圖3驅(qū)動(dòng)與控制電路在電子與通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，pcm系統(tǒng)單元，fsk系統(tǒng)單元，psk調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)單元、增量調(diào)制編譯碼系統(tǒng)以及基本鎖相環(huán)與鎖相式數(shù)字頻率合成器系統(tǒng)單元，這些系統(tǒng)能否正常工作，取決于cpu中央控制單元的管理與控制。圖2-7是它的原理

18、圖。圖2-8是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電路圖。圖2-7 驅(qū)動(dòng)與控制電路從圖2-8可知，以u(píng)5為例，在做脈沖編碼調(diào)制pcm系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須選擇u5（74ls244）的上半部分，使其pcm實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所需的工作時(shí)鐘2.048mhz，pcm編碼與譯碼所需的收發(fā)分幀同步信號(hào)8 mhz，以及pcm系統(tǒng)的集成芯片所需的控制電壓都應(yīng)加到pcm系統(tǒng)電路中，這樣pcm系統(tǒng)才能正常工作。當(dāng)作fsk調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須選通u5（74ls244）的下半部分，使其偽隨機(jī)序列碼“1110010”、雙1雙0碼及1010交替碼能傳送至fsk調(diào)制系統(tǒng)單元中。同時(shí)應(yīng)選通at89c51的p1.1以線，使fsk解調(diào)器滿足解調(diào)要求，即輸出低電壓至f

19、sk解調(diào)電路中。圖2-8控制與驅(qū)動(dòng)電路實(shí)驗(yàn)電路圖4鍵盤(pán)輸入與數(shù)碼管顯示擴(kuò)展電路由u6（8155），u9（74ls240），u10（mc1413）組成的鍵盤(pán)與數(shù)碼管的擴(kuò)展電路，電路如圖2-9所示（結(jié)合圖2-4和圖 2-6）。圖2-9 鍵盤(pán)與數(shù)碼管擴(kuò)展電路5系統(tǒng)復(fù)位電路圖2-10是at89c51單片計(jì)算機(jī)和鍵盤(pán)與數(shù)碼管顯示的擴(kuò)展電路的復(fù)位電路，當(dāng)中央集中控制器系統(tǒng)出現(xiàn)不正?；蜍浖还ぷ鲿r(shí)，則只要重新復(fù)位，重新啟動(dòng)電路來(lái)運(yùn)行程序，這時(shí)只要按一下鍵盤(pán)上的功能鍵“復(fù)位”鍵即可。圖2-10 復(fù)位電路（三）軟件設(shè)計(jì)該電子與通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在中央集中控制器的管理、檢測(cè)與控制下，可以完成各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)或示教，因上述硬

20、件電路是通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主體，軟件則是該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的核心，只有軟件功能完善，硬件電路良好，軟硬件相結(jié)合，才能使硬件電路充分發(fā)揮作用，各模塊電路才能按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行正常工作，在所有的測(cè)量點(diǎn)上均能測(cè)出與理論分析相一致的正確波形。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容才能正常運(yùn)行下去。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測(cè)試at89c51單片計(jì)算機(jī)本身的工作狀態(tài)，即用示波器測(cè)量。tp1、tp2兩點(diǎn)波形，并加以分析電路時(shí)序關(guān)系。（注：tp1為晶振輸出端即at89c51的18引腳，f=12mhz；tp2為的ale，即30引腳。）2熟悉鍵盤(pán)的功能鍵與使用方法，并測(cè)試相應(yīng)的控制信號(hào)波形。1）按下鍵盤(pán)中的“開(kāi)始”與功能鍵“m編碼”，測(cè)量實(shí)驗(yàn)五中tp204處波形

21、。2）按下鍵盤(pán)中的“開(kāi)始”與功能鍵“pcm”，測(cè)量實(shí)驗(yàn)四中tp504處波形。3）按下鍵盤(pán)中的“開(kāi)始”與功能鍵“fsk”，測(cè)量實(shí)驗(yàn)十中tp905處波形。4）按下鍵盤(pán)中的“開(kāi)始“與功能鍵“vco”，測(cè)量實(shí)驗(yàn)七中tp402處波形。5）按下鍵盤(pán)中的“開(kāi)始”與功能鍵“psk”，測(cè)量實(shí)驗(yàn)八中tp305處波形。6）按下鍵盤(pán)中的“開(kāi)始”與功能鍵“綜合實(shí)驗(yàn)”鍵，測(cè)量實(shí)驗(yàn)八中tp306處波形。六、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1打開(kāi)開(kāi)關(guān)k3和開(kāi)關(guān)k100，按一下鍵盤(pán)上的“復(fù)位”鍵，使系統(tǒng)復(fù)位，以便于程序重新開(kāi)始工作。2該中央集中控制器系統(tǒng)單元電原理總圖見(jiàn)圖2-2，用示波器逐次測(cè)量各點(diǎn)波形，并作記錄分析。3當(dāng)發(fā)現(xiàn)某些電路不正常

22、時(shí)，應(yīng)先關(guān)掉+5v電源開(kāi)關(guān)，再作靜態(tài)檢查，禁止帶電插撥集成塊電路。4數(shù)碼管不循環(huán)顯示“p”時(shí)，按“復(fù)位”鍵重新啟動(dòng)。5gnd為接地點(diǎn)，測(cè)量各點(diǎn)波形時(shí)，示波器應(yīng)注意接地。七、討論思考題該中央集中控制器系統(tǒng)中，在單片計(jì)算機(jī)u1（at89c51）的p27（即28引腳）與鍵盤(pán)輸入與數(shù)碼管顯示電路的擴(kuò)展電路u6（8155）的ce（即8引腳）之間為什么能直接連接？八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1分析該實(shí)驗(yàn)電路的工作過(guò)程，并作簡(jiǎn)要敘述。2畫(huà)出該系統(tǒng)模塊電路圖。3根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試記錄，畫(huà)出各測(cè)量點(diǎn)正常工作時(shí)的波形圖。4討論本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)，對(duì)本實(shí)驗(yàn)有什么要求和對(duì)本實(shí)驗(yàn)需要改進(jìn)的地方提出來(lái)，并提出自己的設(shè)想。實(shí)驗(yàn)三 脈沖幅度調(diào)

23、制（pam）及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋鞠到y(tǒng)可進(jìn)行兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，脈沖幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)和pam通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。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)制的特點(diǎn)和這種調(diào)制方式的組成原理從而使學(xué)生不但能更清楚脈沖幅度的調(diào)制原理，而且還能通過(guò)實(shí)驗(yàn)電路的組成、波形和所測(cè)的數(shù)據(jù)，加深理解這種調(diào)制的優(yōu)缺點(diǎn)；同時(shí)，還能通過(guò)脈沖調(diào)制實(shí)驗(yàn)，對(duì)脈沖調(diào)制器系統(tǒng)中最重要的取樣定理，在理論和實(shí)際演示過(guò)程中得到鞏固。通過(guò)pam通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)脈沖幅度調(diào)制方式建立一個(gè)系統(tǒng)概念。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求主要預(yù)習(xí)通信系統(tǒng)原理教材中關(guān)于“脈沖模擬調(diào)制系統(tǒng)”這一章中的“低通信號(hào)的取樣定理”、“脈沖幅度調(diào)制”等主要章節(jié)，其次預(yù)習(xí)一下ppm、p

24、dm調(diào)制系統(tǒng)。三、實(shí)驗(yàn)儀器儀表1thktxz-1型通信系統(tǒng)原理綜合實(shí)驗(yàn)箱；2雙蹤示波器；3音訊儀。四、實(shí)驗(yàn)電路工作原理（一）電路組成脈沖幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)圖見(jiàn)圖3-1所示，主要由輸入電路、調(diào)制電路、脈沖發(fā)生電路、解調(diào)濾波電路、功放輸出電路等五部分組成，其具體的電原理圖如圖3-2所示。圖3-1脈沖振幅調(diào)制電原理框圖 （二）實(shí)驗(yàn)電路工作原理圖3-2 脈沖幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)電原理圖這是一種簡(jiǎn)單的脈沖幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)上有一定的普遍性和代表性，比較清晰直觀。為了能使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)和方便測(cè)試，沒(méi)有采用大規(guī)模集成電路，而是采用分離組件與集成電路相結(jié)合的設(shè)計(jì)。便于學(xué)生熟悉整體與部分、分離與集成以及實(shí)驗(yàn)

25、中任意改變組件的數(shù)值，加強(qiáng)理論與實(shí)踐相結(jié)合。下面就將電路中五部分的工作原理介紹如下：1輸入電路該電路由低通濾波、語(yǔ)音電路、限幅電路等組成，其中低通濾波器主要用在發(fā)端的波形編碼電路中，即所謂的發(fā)端信道電路中。因此，該電路還用于pcm、m編碼電路中。見(jiàn)圖3-3所示。在實(shí)驗(yàn)四、實(shí)驗(yàn)五的實(shí)驗(yàn)中，該電路不再介紹。語(yǔ)音電路見(jiàn)圖3-4。圖3-3 （pam、pcm、m）發(fā)送信道輸入電路原理圖2調(diào)制電路調(diào)制電路見(jiàn)圖3-2中g(shù)b601。這是一種單管調(diào)制器，采用場(chǎng)效應(yīng)管3dj6f來(lái)?yè)?dān)任，利用其阻抗高的特點(diǎn)和控制靈敏的優(yōu)越性，能很好的滿足調(diào)制要求。取樣脈沖由該s極加入，d極輸入音頻信號(hào)，由于場(chǎng)效應(yīng)管良好的開(kāi)關(guān)特性，在

26、tp602處便可以測(cè)到理想的脈沖幅度調(diào)制信號(hào)，該信號(hào)為雙極性脈沖幅度信號(hào)，不含直流分量。脈沖序列可表示為：sp（t）=p（t-kts），其傅氏變換fs(w)= ckf(w-kwk)，由此可見(jiàn)，成周期性上、下邊帶頻譜信號(hào)。3dj6的g極為輸出負(fù)載端，接有取樣保持電路，由r601、c601以及r602等組成，由開(kāi)關(guān)k601來(lái)控制，在做調(diào)制實(shí)驗(yàn)時(shí)，k601的2端與3端相連，以便更清楚地觀察其取樣定理的多種波形。在做系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，將k601的1端與2端相連，即與解調(diào)濾波電路連通。由限幅二極管d601、d602組成雙向限幅電路，主要防止外加輸入信號(hào)過(guò)大而損壞后面調(diào)制電路中的場(chǎng)效應(yīng)管器件。3脈沖發(fā)生電路該部

27、分電路詳見(jiàn)圖3-2所示，主要由555及其附加組件組成，這是一個(gè)普通的單諧振蕩器電路，產(chǎn)生極性、脈寬、頻率可調(diào)的方波信號(hào)，可通過(guò)改變ca601的電容量來(lái)實(shí)現(xiàn)其輸出脈沖頻率的變化，以便用來(lái)驗(yàn)證取樣定理，可在tp606處很方便地觀測(cè)到脈沖頻率變化情況和輸出的脈沖波形。4解調(diào)與濾波電路根據(jù)調(diào)制信號(hào)的付氏級(jí)展開(kāi)式：fs(w)= ckf(w-kw)可以看出它是由一系列上、下邊帶頻譜所組成。因此，在接收端通過(guò)低通濾波器后能將其中基帶頻譜提取出來(lái)。本實(shí)驗(yàn)就是通過(guò)低通濾波器來(lái)解調(diào)的，這部分電路詳見(jiàn)圖3-5所示。圖3-5 （pam、pcm、m）解調(diào)與濾波電路電原理圖解調(diào)濾波電路由集成運(yùn)放電路組成，主要以tl084

28、等組件構(gòu)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3.4khz左右，因?yàn)樵摓V波器負(fù)擔(dān)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)。該電路還可以用在接收信道電路中，即pcm譯碼、增量調(diào)制譯碼電路中，可在tp605處觀測(cè)濾波器解調(diào)后的信號(hào)波形。5功放輸出電路功放電路主要用來(lái)放大輸出信號(hào)，提高解調(diào)后的音頻信號(hào)的電平或者說(shuō)提高輸出功率。該電路選用了常見(jiàn)的小功率運(yùn)放lm386為核心芯片，配以少量的外圍組件來(lái)完成。放大后的音頻信號(hào)由喇叭作為負(fù)載輸出。見(jiàn)圖3-6所示。圖3-6 輸出音頻功放電路圖五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1脈沖幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)主要完成三個(gè)方面的內(nèi)容1）觀察被調(diào)制信號(hào)正弦波形、取樣脈沖波

29、形和已調(diào)信號(hào)波形的相互之間的關(guān)系及特點(diǎn)，特別是音頻帶內(nèi)各頻率點(diǎn)的情況。（測(cè)5個(gè)測(cè)量點(diǎn)）2）觀察取樣保持前后的兩種波形的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，并加以理論分析。3）觀察驗(yàn)證取樣定理，并加以理論分析和必要的說(shuō)明。2pam通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)主要完成三個(gè)方面的內(nèi)容：1) 觀察整個(gè)系統(tǒng)收發(fā)各點(diǎn)信號(hào)的特點(diǎn)并測(cè)量其參數(shù)，06k音頻段至少測(cè)六個(gè)頻率點(diǎn)。2）在輸出端再次驗(yàn)證取樣定理的正確性，并分析這兩種方法驗(yàn)證取樣定理的差別。3）觀察本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的傳輸能力及系統(tǒng)參數(shù)的測(cè)量。六、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1脈沖幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)步驟1）在s001處，用外加信號(hào)源送04khz音頻帶內(nèi)的某一頻率信號(hào)fsr，然后用示波器在tp601

30、處觀察測(cè)量，以該點(diǎn)信號(hào)輸出幅度不失真時(shí)較大為好，如有削頂失真則減小外加信號(hào)源的輸出幅度，達(dá)到上述要求。在tp606處觀察其方波取樣脈沖信號(hào)。調(diào)整ca601處可變電容，使該脈沖信號(hào)的頻率fc=（510）fsr。在tp602處觀察并用示波器測(cè)量該點(diǎn)波形。并做詳細(xì)記錄、繪圖。（亦可直接用實(shí)驗(yàn)一輸出的1k、2k、4k三個(gè)點(diǎn)頻）改變外加信號(hào)源的頻率fsr，使之分別為300hz、800hz、1.6khz、2.4khz、4khz，在tp601和tp602兩點(diǎn)用示波器觀測(cè)其波形，做詳細(xì)記錄并繪圖。2）將fsr=4khz，改變抽樣脈沖發(fā)生電路中的ca601，使tp606處的脈沖信號(hào)頻率分別為fc 2fsr、fc

31、 =2fsr、fc 2fsr四種情況，并將每次的各點(diǎn)波形數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄，借助理論分析說(shuō)明取樣的定理的正確性。2脈沖幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1）+5v工作；2）按下按鍵開(kāi)關(guān)：k1、k2、k4、k100、k600；3）按一下“開(kāi)始”與“pam”功能鍵，顯示代碼“2”；4）跳線開(kāi)關(guān)設(shè)置： a k6011-2，做pam調(diào)制、解調(diào)實(shí)驗(yàn)。 b k601 2-3，做pam取樣保持實(shí)驗(yàn)5）外加300hz3400hz信號(hào)從s001進(jìn)入；6）ca601上插電容，可改變抽樣時(shí)鐘。電容在5600pf0.1uf之間，常規(guī)用0.015uf。7）音頻帶內(nèi)五點(diǎn)波形調(diào)測(cè)好后，最好連續(xù)變化輸入信號(hào)頻率，使之在04khz話音頻帶內(nèi)調(diào)制均

32、能達(dá)到要求。8）驗(yàn)證取樣定理時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同步現(xiàn)象，在示波器中觀察不同穩(wěn)定的信號(hào)。此時(shí)可適當(dāng)調(diào)整外加信號(hào)頻率，使之同步，有時(shí)需要反復(fù)耐心地調(diào)整才能觀察到。特別當(dāng)觀察fc2fsr時(shí)，注意判斷區(qū)別臨界狀態(tài)時(shí)的波形及頻率，并記下奈氏（nyquist）速率。3pam通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)步驟1）在s001處，分別送fsr=0.3khz、0.8 khz、1.6khz、2.4khz、4khz、6khz信號(hào)。將k601的1端和2端相連。分別用示波器觀測(cè)tp601tp606各點(diǎn)波形，并做詳細(xì)記錄、繪圖。(亦可直接用實(shí)驗(yàn)一輸出的1k、2k、4k三個(gè)點(diǎn)頻)2）輸入信號(hào)固定在fsr=3khz，然后改變脈沖發(fā)生器電路中ca6

33、01，使fc2fsr、fc=2fsr、fc2fsr，在tp605處用示波器觀測(cè)系統(tǒng)輸出波形，以判斷和驗(yàn)證取樣定理在系統(tǒng)中的正確性，同時(shí)做詳細(xì)記錄和繪圖，并記下在系統(tǒng)通信狀態(tài)下的奈奎斯特速率。并分析比較其所測(cè)結(jié)果。3）切換k001，送話音信號(hào)，tp605處用示波器觀察話音輸出波形，通過(guò)喇叭聽(tīng)話音，感性判斷該系統(tǒng)對(duì)話音信號(hào)的傳輸質(zhì)量。4）pam系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)電路波形簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：tp601：在s001輸入端輸入一個(gè)300hz3400hz的小正弦波信號(hào)，若輸入幅度過(guò)大，則被限幅電路限幅。tp602：抽樣脈沖波形輸出，其抽樣波形由抽樣時(shí)鐘電路（測(cè)量點(diǎn)為tp606）決定。tp603：抽樣脈沖保持電路輸出。tp

34、604：pam調(diào)制信號(hào)輸出，波形同tp603。tp605：pam解調(diào)輸出，波形應(yīng)同tp601。tp606：抽樣時(shí)鐘波形輸出，其頻率由外加電容決定，外加電容應(yīng)插在ca601中。4pam通信系統(tǒng)應(yīng)注意事項(xiàng)1）基本注意事項(xiàng)同“脈沖幅度調(diào)制實(shí)驗(yàn)”。2）話音通信實(shí)驗(yàn)時(shí)，注意聲音小些，以免互相影響。七、討論思考題1簡(jiǎn)述取樣定理。2本實(shí)驗(yàn)是什么方式的取樣？為什么？3本實(shí)驗(yàn)的取樣形式同理想取樣有何區(qū)別？理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合加以分析。4在取樣之后，其已調(diào)波形中包不包含直流分量，為什么？5系統(tǒng)造成失真的原因有哪些？6pam系統(tǒng)解調(diào)為什么采用低通濾波器就可以完成？7pam系統(tǒng)與連續(xù)被調(diào)制系統(tǒng)比較有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？在多路復(fù)用

35、時(shí)還應(yīng)考慮哪些因素？八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1結(jié)合學(xué)過(guò)的理論知識(shí)簡(jiǎn)述對(duì)本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電路及實(shí)驗(yàn)方法的理解。2繪出所做實(shí)驗(yàn)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)所觀測(cè)數(shù)據(jù)做簡(jiǎn)要分析說(shuō)明。必要時(shí)借助于計(jì)算公式及推導(dǎo)。3 在調(diào)測(cè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，若遇到故障，請(qǐng)將故障現(xiàn)象及排除故障的過(guò)程詳細(xì)注明。4 報(bào)告統(tǒng)一用報(bào)告紙，字跡要清楚，內(nèi)容簡(jiǎn)潔明了。5 實(shí)驗(yàn)中有何重要的建議及發(fā)現(xiàn)的特殊現(xiàn)象請(qǐng)注明。6 任課老師規(guī)定的其它內(nèi)容。7若發(fā)生實(shí)驗(yàn)事故，請(qǐng)將事故的發(fā)生原因、現(xiàn)象、處理的過(guò)程在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中解釋清楚。實(shí)驗(yàn)四 脈沖編碼調(diào)制（pcm）及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?加深對(duì)pcm編碼工作過(guò)程的理解。2掌握pcm編、

36、譯碼的時(shí)序關(guān)系。3熟悉pcm編、譯碼專用集成芯片的使用方法及其要求。4了解pcm系統(tǒng)的工作過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求 首先預(yù)習(xí)數(shù)字通信原理教材中關(guān)于脈沖編碼調(diào)制pcm原理的有關(guān)章節(jié)，然后，再閱讀本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。三、實(shí)驗(yàn)所用儀表1thktxz-1型通信系統(tǒng)原理綜合實(shí)驗(yàn)箱；2雙蹤示波器；3萬(wàn)用表。四、實(shí)驗(yàn)電路工作原理（一）pcm基本工作原理眾所周知，脈沖調(diào)制通信就是把一個(gè)時(shí)間連續(xù)、取值連續(xù)的模擬信號(hào)變換成時(shí)間離散、取值離散的數(shù)字信號(hào)后在信道中進(jìn)行傳輸。而脈沖編碼調(diào)制就是對(duì)模擬信號(hào)先進(jìn)行抽樣后，再對(duì)樣值的幅度進(jìn)行量化、編碼的過(guò)程。所謂抽樣，就是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行周期性掃描，從而把時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的

37、信號(hào)。該模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號(hào)中所有信息，也就是說(shuō)能無(wú)失真的恢復(fù)原模擬信號(hào)。它的抽樣速率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(guò)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(lái)表示。一個(gè)模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)抽樣量化后，得到已量化的脈沖幅度調(diào)制信號(hào)，它僅為有限個(gè)數(shù)值。所謂編碼，就是用一組二進(jìn)制碼來(lái)表示每一個(gè)有固定電平的量化值。然而，實(shí)際上量化是在編碼過(guò)程中同時(shí)完成的，故編碼過(guò)程也稱為模/數(shù)變換，可記作a/d。由此可見(jiàn)，脈沖編碼調(diào)制方式就是一種傳遞模擬信號(hào)的數(shù)字通信方式。pcm的原理如圖4-1所示。話音信號(hào)先經(jīng)防混迭

38、低通濾波器，得到限帶信號(hào)（3003400hz），進(jìn)行脈沖抽樣，變成8khz重復(fù)頻率的抽樣信號(hào)（即離散的脈沖調(diào)幅pam信號(hào)），然后將幅度連續(xù)的pam信號(hào)用“四舍五入”辦法量化為有限個(gè)幅度取值的信號(hào)，再經(jīng)編碼，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼。對(duì)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(gè)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(hào)量化誤差大、音質(zhì)差的問(wèn)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(hào)時(shí)分層密、量化間隔小，而在大信號(hào)時(shí)分層疏、量化間隔大，如圖4-2所示。圖4-1 pcm的原理框圖圖4-2 a律與u律的壓縮特性在

39、實(shí)驗(yàn)際中廣泛使用的是兩種對(duì)數(shù)形式的壓縮特性：a律和u律。對(duì)壓縮器而言，其輸入輸出歸一化特性表示式為：.式中a，u為壓縮系數(shù)，ccitt規(guī)定它們?nèi)≈凳莂=87.6與u=255。a律pcm主要用于歐洲，u律主要用于北美和日本，我國(guó)采用歐洲體制。它們的編碼規(guī)律如圖4-3所示。圖中給出了信號(hào)抽樣編碼字與輸入電壓的關(guān)系，其中編碼方式（1）為符號(hào)/幅度數(shù)據(jù)格式，bit7表示符號(hào)位，bit60表示幅度大小；（2）為a律壓縮數(shù)據(jù)格式，它是（1）的adi（偶位反相）碼；（3）為u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00000000碼出現(xiàn)，將其變成零抑制碼00000010。圖4-3 pc

40、m編碼方式（二）pcm編譯碼電路tp3067芯片介紹1編譯碼器的簡(jiǎn)單介紹模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)編譯碼器時(shí)，在編碼電路中，它要經(jīng)過(guò)取樣、量化、編碼、如圖4-4（a）所示。到底在什么時(shí)候被取樣，在什么時(shí)序輸出pcm碼則由ad控制來(lái)決定，同樣pcm碼被接收到譯碼電路后經(jīng)過(guò)譯碼低通、放大，最后輸出模擬信號(hào)到話機(jī)，把這兩部分集成在一個(gè)芯片上就是一個(gè)單路編譯碼器，它只能為一個(gè)用戶服務(wù)，即在同一時(shí)刻只能為一個(gè)用戶進(jìn)行a/d及d/a變換。編碼器把模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)的規(guī)律一般有二種，一種是u律十五折線變換法，它一般用在pcm24路系統(tǒng)中，另一路是a律十三折線非線性變換法，它一般應(yīng)用于pcm30/32路系統(tǒng)中，這是一種

41、比較常用的變換法。模擬信號(hào)經(jīng)取樣后進(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(gè)時(shí)隙中被發(fā)送出去，這個(gè)時(shí)序號(hào)是由ad控制電路來(lái)決定的，而在其它時(shí)隙時(shí)編碼器是沒(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幀里只在一個(gè)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(gè)pcm幀里，它的譯碼電路也只能在一個(gè)由它自己的da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(lái)控制的，編譯碼器的發(fā)送時(shí)序由ad控制電路來(lái)控制，而ad控制電路還是受外部控制電路的控制，同樣在譯碼電路中da控制電路也受外部控

42、制電路的控制，這樣，我們只要向ad控制電路或da控制電路發(fā)某命令即可控制單路編碼器的發(fā)送時(shí)序和接收時(shí)序號(hào)，從而也可以達(dá)到總線交換的目的，但各種單路編碼器對(duì)其發(fā)送時(shí)序和接收時(shí)序的控制方式都有所不同，象有些編碼器就有二種方式，一種是編程法，即給它內(nèi)部的控制電路輸進(jìn)一個(gè)控制字，令其在某某時(shí)隙干什么工作，另一種是直接控制，這時(shí)它有兩個(gè)控制端，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125us，這樣，每來(lái)一個(gè)fsx，其codec就輸出一個(gè)pcm碼，每來(lái)一個(gè)fsr，其codec就從外部輸入一個(gè)pcm碼。圖4-4b是pcm的譯碼電路方框圖，它的工作過(guò)程同

43、圖4-4（a）的工作過(guò)程完全相反，因此這里就不再討論了。圖4-4（a）ad電路 圖4-4（b）da電路圖4-4（a）a/d以及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codec和filter集成在一個(gè)芯片上，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖見(jiàn)圖4-5所示，它的外部接口可分兩部分：一部分是模擬接口電路，它與編譯碼器中的filter發(fā)生聯(lián)系，這一部分控制模擬信號(hào)的放大倍數(shù)，另一部分是與處理系統(tǒng)和交換網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字接口，它與編譯碼器中的codec發(fā)生聯(lián)系，我們對(duì)codec的控制主要通過(guò)這些數(shù)字接口線來(lái)達(dá)到目的的。該器件為美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的tp3067。圖4-6是它的管腳排列圖。圖4-5

44、tp3067邏輯方框圖圖4-6 tp3067管腳排列圖3引腳符號(hào) 符號(hào) 功能vpo+ 接收功率放大器的非倒相輸出 gnda 模擬地，所有信號(hào)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 正電源引腳，vcc=+5v5% fsr 接收幀同步脈沖，它啟動(dòng)bclkr，于是pcm數(shù)據(jù)移入dr， fsr為8khz脈沖序列，有關(guān)定時(shí)細(xì)節(jié)見(jiàn)圖4-7和圖4-8。dr 接收幀數(shù)據(jù)輸入，pcm數(shù)據(jù)隨著fsr前沿移入drbclkrclksesl 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，另一方面它也

45、可能是一個(gè)邏輯輸入，以此為在同步模式中的主時(shí)鐘選擇頻率1.536mhz1.544mhz或2.048mhz，bclkr用在發(fā)送和接收兩個(gè)方向（見(jiàn)表4-1）mclkrpdn 接收主時(shí)鐘，其頻率可以為1.536mhz、1.544mhz或2.048mhz。它允許與mclkx異步，但為了獲得最佳性能應(yīng)當(dāng)與mclkx同步，當(dāng)mclkr連續(xù)聯(lián)在低電位時(shí)，clkx被選用為所有內(nèi)部定時(shí)，當(dāng)mclkr連續(xù)工作在高電位時(shí)，器件就處于掉電模式。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 把pcm數(shù)據(jù)從dx上移出的

46、位時(shí)鐘，其頻率可從64khz變至2.048mhz，但必須與mclkx同步。dx 由fsx啟動(dòng)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(dòng)bclkx并使dx上pcm數(shù)據(jù)移出dx上。其定時(shí)細(xì)節(jié)可見(jiàn)圖4-8和圖4-9。tsx開(kāi)漏輸出，在編碼器時(shí)隙內(nèi)為低脈沖。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)送濾波器和發(fā)送前置放大器輸出的連接線被斷開(kāi)，而改為和接收功率放大器的vco+輸出連接。 gsx 發(fā)送輸入放大器的模擬輸出。用來(lái)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

47、=-5v5%4功能說(shuō)明1）上電當(dāng)開(kāi)始上電瞬間，加壓復(fù)位電路啟動(dòng)combo并使它處于掉電狀態(tài)。所有非主要電路都失效而dx、vfro、vpo-和vpo+均處于高阻抗?fàn)顟B(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mclkrpdn引腳上，并且fsx和（或）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mclkrpdn引腳電位被拉高。在另一模式中使fsx和fsr二者的輸入均連續(xù)保持低電平，在最后一個(gè)fsr或fsx 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)fsx或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)fsx脈沖出現(xiàn)為止。2）同步

48、工作在同步工作中，對(duì)于發(fā)送和接收兩個(gè)方面應(yīng)當(dāng)應(yīng)用相同主時(shí)鐘和位時(shí)鐘。在這一模式中，mclkx上必須有時(shí)鐘信號(hào)在起作用，而mclkrpdn引腳則起了掉電控制作用。mclkrpdn上的低電平使器件上電，而高電平則使器件掉電。這兩種情況中，不論發(fā)送或接收方向，mclkx都用作為主時(shí)鐘輸入，位時(shí)鐘也必須作用在mclkx上；對(duì)于頻率為1.536mhz、1.544mhz或2.048mhz 的主時(shí)鐘，bclkr/clkxel可用來(lái)選擇合適的內(nèi)部分頻器，在1.544mhz工作狀態(tài)下，本器件可自動(dòng)補(bǔ)償每幀內(nèi)的第193個(gè)時(shí)鐘脈沖。當(dāng)bclkr/clksel引腳上的電平固定時(shí)，bclkx將被選為發(fā)送和接收方向兼用的

49、位時(shí)鐘。表3-1說(shuō)明可選用的工作頻率，其值視bclkr/clksel的狀態(tài)而定。在同步模式中，位時(shí)鐘bclkx可從 64khz變至2.048mhz，但必須與mclkx同步。每一個(gè) fsx脈沖標(biāo)志著編碼周期的開(kāi)始，而在bclkx的正沿上，從前一個(gè)編碼周期來(lái)的pcm數(shù)據(jù)從已啟動(dòng)的dx輸出中移出。在8個(gè)時(shí)鐘周期后，三態(tài)dx輸出恢復(fù)到高阻抗?fàn)顟B(tài)。隨著fsr脈沖來(lái)臨，依賴bclkx（或運(yùn)行中的bclkr）負(fù)沿上的dr的輸入，pcm數(shù)據(jù)被鎖住，fsx和fsr必須與mclkxr同步。表4-1主時(shí)鐘頻率的選擇bclkr/clksel被選主時(shí)鐘頻率tp3067時(shí)鐘012.048mhz1.536mhz或1.544

50、mhz2.048mhz3）異步工作在異步狀態(tài)中，發(fā)送和接收時(shí)鐘必須獨(dú)立設(shè)置，mclkx和bclkx必須為2.048mhz，只要把靜態(tài)邏輯電平加到mclkxpnd引腳上，就能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。fsx啟動(dòng)每編碼周期而且必須與mclkx和bclkx保持同步。fsr啟動(dòng)每一個(gè)譯碼周期而且必須與bclkr同步。bclkr必須為時(shí)鐘信號(hào)，列于表3-1中的邏輯電平對(duì)于異步模式是不成立的。bclkx和bclkr的工作頻率可從64khz變到2.048mhz。4）短幀同步工作combo既可用短幀，也可用長(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，fsx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，其

51、定時(shí)關(guān)系如圖4-7所示。在bclkx的下降邊沿當(dāng)fsx為高時(shí)，bclkx的下一個(gè)上升沿可啟動(dòng)輸出符號(hào)位的三態(tài)輸出dx的緩沖器，緊隨其后的7個(gè)升邊沿以時(shí)鐘送出剩余的7個(gè)位，而下一個(gè)降位沿則阻止dx輸出。在bclkr的下降邊沿當(dāng)fsr為高時(shí)（bclkx在同步模式），其下一個(gè)的下降邊沿將鎖住符號(hào)位，跟隨的7個(gè)下降邊沿鎖住剩余的7個(gè)保留位。5）長(zhǎng)幀同步工作為了應(yīng)用長(zhǎng)幀模式，fsx和fsr這兩個(gè)幀同步脈沖的長(zhǎng)度等于或大于位時(shí)鐘周期的三倍，其定時(shí)關(guān)系如圖4-8所示。在64khz工作狀態(tài)中，幀同步脈沖至少要在160ns內(nèi)保持低d電位。隨著fsx或bclkx的上升邊沿（無(wú)論哪一個(gè)后到），dx三態(tài)輸出緩沖器就被

52、啟動(dòng)，于是被時(shí)鐘移出的第一個(gè)比特為符號(hào)位。以后來(lái)到的bclx的7個(gè)上升沿以時(shí)鐘沿以時(shí)鐘移出剩余的7位碼。隨著第8個(gè)上升沿或fsx變低（無(wú)論哪一個(gè)后發(fā)生），dx輸出由bclkx的下降沿來(lái)阻塞。在以后8個(gè)bclkr的下降邊沿（bclkr在同步模式），接收幀同步脈沖fsr的上升沿將鎖住dr的pcm數(shù)據(jù)。圖4-7 短幀同步定時(shí)圖4-8 長(zhǎng)幀同步定時(shí)6）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)20 db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），后面跟隨著一個(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2.5v的輸入過(guò)載（tmax）。fsx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