实验二 脉冲编码调制
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实验二 脉冲编码调制 (PCM) 实验 PowerPoint PPT Presentation


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实验二 脉冲编码调制 (PCM) 实验. 一、实验目的 1 、了解语音信号编译码的工作原理; 2 、验证 PCM 编码原理; 3 、初步了解 PCM 专用大规模集成电路的工作原理 和应用; 4 、了解语音信号数字化技术的主要指标及测试方法。 二、实验预习要求 1 、复习 《 通信系统原理 》 中有关编译码和 PCM 通信系统的内容; 2 、认真阅读本实验内容,熟悉实验步骤; 3 、预习附录中的杂音计,失真度仪的使用。. 三、实验原理和电路说明. PCM 数字电话终端机的结构示意图. 波形编码器 量化、编码. 模拟信源. 抽样器. 预滤波.

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实验二 脉冲编码调制 (PCM) 实验

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Presentation Transcript


Pcm

实验二 脉冲编码调制(PCM)实验

  • 一、实验目的

    1、了解语音信号编译码的工作原理;

    2、验证PCM编码原理;

    3、初步了解PCM专用大规模集成电路的工作原理

    和应用;

    4、了解语音信号数字化技术的主要指标及测试方法。

  • 二、实验预习要求

    1、复习《通信系统原理》中有关编译码和PCM通信系统的内容;

    2、认真阅读本实验内容,熟悉实验步骤;

    3、预习附录中的杂音计,失真度仪的使用。


Pcm

三、实验原理和电路说明

PCM数字电话终端机的结构示意图


Pcm

波形编码器

量化、编码

模拟信源

抽样器

预滤波

发送端

数字信道

接收端

重建滤波器

抽样保持、x/sinx低通

模拟终端

波形解码器

PCM原理图


1 pcm

1、PCM编译码原理

  • PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。

  • 抽样:把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅

  • 度的抽样信号;

  • 量化:把离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散

  • 时间离散幅度的数字信号;

  • 编码:将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。

  • 国际标准化的PCM码组(电话语音)是八位码组代表一个抽样值。

  • CCITT G.712详细规定了它的S/N指标,还规定比特率为64Kb/s,使用A律或u律编码律。


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A律13折线


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u律:15折线


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本实验采用A律13折线的PCM编码

这种折线近似压扩特性的特点是:各段落间量阶关系都是2的倍数,在段落内为均匀分层量化,即等间隔16个分层。这些对于用数字电路实现非线性编码与译码是极为方便的。


Pcm

2、 实验电路

TP3067的管脚定义简述如下:

(1) VPO+ 接收功放的同向输出。

(2) GNDA 模拟地。所有信号以

这个引脚为参考点。

(3) VPO- 接收功放的反向输出。

(4) VPI 将输入转换到接收功放。

(5) VFRO 接收滤波器的模拟输出。

(6) VCC 正电源引脚。VCC=+5V±5%

(7) FSR 接收部分的8KHZ帧同步时隙信号。

(8) DR PCM码流解码输入。

(9) BCLKR/CLKSET 接收数据(DR)时钟,在固定速率工作模式下为2048K。FSR的上升沿,可以从64KHZ变化到2.048MHZ。逻辑输入可以交替地选择在同步模式下提供给主时钟的1.536MHZ/1.554MHZ或2.048MHZ,BCLKX用于传输和接收。

  • PCM编译码器简介

TP3067管脚图


Pcm

TP3067的内部结构框图


Pcm

TP3067的管脚定义简述(续):

  • (10) MCLKR/PDN 接收主时钟。1.544MHZ或2.048MHZ。可以与

    MCLKX同步,但最好是在最佳性能时与MCLKX同步。在MCLKR持

    续低时,全部内部定时选择MCLKX。在MCLKR持续高时,器件处

    于低功耗状态。

  • (11) MCLKX 传输主时钟必须是1.536MHZ、1.544MHZ或2.048MHZ。

    可以与MCLKR同步。

  • (12) BCLKX 传输数据(DX)位时钟, 固定速率工作模式下为2048K。

    可以从64KHZ变化到2.048MHZ,但必须与MCLKX同步。

  • (13) DX 编码数据输出,通过FSX使能。

  • (14) FSX 发送部分的8KHZ帧同步时隙信号。

  • (15) TSX编码时的消耗输出。

  • (16) ANLB 控制输入的模拟回路。操作时必须置逻辑“0”。

  • (17) GSX 传输输入放大器的模拟输出,用于内部设置增益。

  • (18) VFXI- 传输输入放大器的反向输入。

  • (19) VFXI+ 传输输入放大器的同向输入。

  • (20) VBB 负电源引脚。VBB=-5V±5%。


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  • 定时部分

  • TP3067编译码器所需的定时脉冲均由定时部分提供。这里只需要主时钟2048KHz和帧定时8KHz信号。

  • 为了简化实验内容,本实验系统的编译码部分公用一个定时源以确保发收时隙的同步。在实际的PCM数字电话设备中,必须有一个同步系统来保证发收同步的。

  • 四、实验仪器

  • 双踪同步示波器 ≥20MHz 1台

  • 直流稳压电源 +5V -5V +12V 1台

  • 低频信号发生器 输出频率范围满足50Hz-8KHz

    输出电压范围满足0--5V(峰峰值)1台

  • 失真度测试仪 QZ4121 测量频率范围满足50Hz-8KHz

    测量信噪比范围0-- -50dB 1台

  • 杂音计 HF5151A 1台

  • PCM实验箱 1台

  • 数字频率计 测量频率范围50Hz—10MHz 1台

  • 万用表 1台


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五、实验内容

  • (一) 时钟部分

  • 主振频率为4096KHz,经分频后得到2048KHz的位定时和128KHz的定时,再经分频分相后得到8KHz的主同步时钟和路时钟。用示波器在测试点(1)观察主振波形,用频率计测量其频率。同样在(2)、(3)和(4)观察并测量其它时钟信号,并记录各点波形的频率和幅度。

  • (二) PCM编译码器

  • 音频信号(fH=1KHZ,幅度2VP-P)从(5)--(5’)输入,其中(5)为GND,(5’)为信号输入端。输入信号的频率为1KHz,幅度为2 Vp-p,在(6)可观察到PCM编码输出的码流。

  • 注:由于我们只在一个时隙上工作,而标准的基群信号中包括32个时隙,由于没有在其他时隙进行编码,因此编码器只在一个时隙有输出,然后慢慢衰落,这样从表面上看起来PCM输出码流象一个衰减振荡。

  • 连接(6)—(7),则在测试点(8)可观察到经译码和接收低通滤波器恢复出的输出音频信号,记录各测试点的波形参数。


Pcm

  • (三) 系统性能测试

  • 系统性能测试有三项指标,即动态范围、信噪比特性和频率特性。

  • 1、动态范围

  • 在满足一定信噪比(S/N)条件下,编译码系统所对应的音频信号的幅度范围定义为动态范围。通常规定音频信号的频率为800Hz(或1000Hz)。动态范围应大于CCITT(国际电报、电话咨询委员会)建议的框架(样板值),如图所示。

PCM编译码系统动态范围样板值


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动态范围测试框图

在原理部分已经提到,PCM编译码器允许输入信号的最大幅度为4.36V。为了确保器件的安全使用,本实验在进行动态范围这一指标测试时,不再对输入信号的临界过载进行验证。取输入信号的最大幅度为5VP-P(注意:信号要由小至大调节),测出此时的S/N值。


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2、信噪比特性

在上一项测试中选择出最佳编码电平(S/N最高),在此电平下测试不同频率下的信噪比值。频率选择在

信噪比特性测试数据记录于下表。

信噪比特性(Vin=2VP-P)

3、频率特性

选一合适的输入电平(Vin=2VP-P) ,改变输入信号的频率,在(TP8)逐频率点测出译码输出信号的电压值,频率特性测试数据记录于下表。


Pcm

  • 六、实验报告

  • 1、整理实验记录,画出相应的曲线和波形。

  • 2、PCM编译码系统由哪些部分构成?各部分的

    作用是什么?

  • 3、对PCM和△M系统的系统性能进行比较,总

    结它们各自的特点。

  • 4、在实际的通信系统中收端(译码)部分的定时信

    号是怎样获取的?

  • 5、对改进实验有什么建议?


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