1、實驗一數字信號發生實驗、實驗目的1. 了解多種時鐘信號的產生方法；2. 了解PCM編碼中的收、發幀同步信號的產生過程；3掌握3級、4級、5級偽隨機碼的編碼方法和偽隨機碼性質。二、實驗儀器與設備1. THEXZ-2B型實驗箱、數字信號發生模塊；2. 20MHz雙蹤示波器。三、實驗原理時鐘信號乃是數字通信各級電路的重要組成部分，在數字通信電路中，若沒有時鐘信 號，則電路基本工作條件將得不到滿足而無法工作。（一）電路組成時鐘與偽碼發生實驗是供給 PCM、PSK、FSK、HDB3等實驗所需時鐘和基帶信號，由 以下電路組成：1內時鐘信號源，圖18-1。2多級分頻及脈沖編碼調制系統收、發幀同步信號產生電路

2、，圖18-1。3. 三級偽隨機碼發生電路，圖18-2;：,i. 1>4四級偽隨機碼發生電路，圖18-3; 5 五級偽隨機碼發生電路，圖18-4。 i i n i ICLK OUHFEI圖18-1時鐘及多級分頻及脈沖編碼調制系統收、發幀同步信號產生電原理圖LCHABaxlCJ B "L>EMTEIFCIAMCiKQplL£MAEQa.CQIi町El?RCCCLM74&4典恤t 匚厶51?t：dHnLl A 如仙T 廠_IQZi-K18儺.nrz3圖18-2 三級偽碼發生電原理圖18-4 五級偽碼發生電原理圖（二）電路工作原理1 時鐘信號源時鐘信號源由鐘振

3、Yi提供，若電路加電后，在CLK測試點輸出一個比較理想的方波信號，輸出振蕩頻率為 4.096MHz，經過D觸發器進行二分頻，輸出為 2.048MHz方波信號。2.三級基準信號分頻及 PCM編碼調制收發幀同步信號產生電路該電路的輸入時鐘信號為 2.048MHz的方波，由可預置四位二進制計數器（帶直接清零）組成的三級分頻電路組成，逐次分頻變成1K方波，由第一級分頻電路產生的P128KHz窄脈沖和由第二級分頻電路產生的Q8KH窄脈沖進行與非后輸出，即為PCM編譯碼中的收、發分幀同步信號P8K。3 三級偽隨機碼發生器電路偽隨機序列，也稱作m序列，它的顯著特點是：（a）隨機特性；（b）預先可確定性；（c

4、） 可重復實現。本電路采用帶有兩個反饋的三級反饋移位寄存器，示意圖見圖18-5。若設初始狀態為111（Q2QiQo=111）,則在CP時鐘作用下移位一次后，由Q1與Q。模二加產生新的輸入 Q=Q。®Q1=1 01=0，則新狀態為Q2Q1Qo=O11。當移位二次時為Q2Q1Qo=1OO ;移位四次后為Q2Q1Qo=O1O ;移位五次后為Q2Q1Qo=11O;移位七次后為 Q2Q1Qo=111;即又回到初始狀態可直觀地用“狀態轉移圖”表示。見圖Q2Q1Qo=OO1 ;當移位三次為Q2Q1Qo=1O1 ;移位六次后為Q2Q1Qo=111。該狀態轉移情況18-6。圖18-2是實驗系統中3級偽

5、隨機序列碼發生器電原理圖。觸發器和異或門組成的三級反饋移存器。在測量點PN處的碼型序列為1110010周期性序列。從圖中可知，這是由三級若初始狀態為全“零”則狀態轉移后亦為全“零”，需增加U8A三輸入與非門“破全零狀態”III001100圖18-5具有兩個反饋抽頭的3級偽隨機序列碼發生器圖18-6 狀態轉移圖4四級偽隨機碼發生電路圖18-3是實驗系統中4級偽隨機序列碼發生器電原理圖。從圖中可知，這是由4級D觸發器和異或門組成的 4級反饋移位寄存器。本電路是利用帶有兩個反饋抽頭的 4級反饋移 位寄存器，其示意圖見圖18-7 ,狀態轉移圖見表 18-1，在測量點 PN處的碼序列為。圖18-7具有兩

6、個反饋抽頭的 4級偽隨機序列碼發生器5五級偽隨機碼發生電路圖18-4是實驗系統中5級偽隨機序列碼發生器電原理圖，從圖中可知，這是由5級D觸發器和異或門組成的 5級反饋移位寄存器。 本電路是利用帶有兩個反饋抽頭 （注意，反饋 點是Qo與Q2）的5級反饋移位寄存器，其示意圖見圖 18-8，狀態轉移圖見表18-1，在測量 點 PN 處的碼序列為 。圖18-8具有兩個反饋抽頭的 5級偽隨機序列碼發生器 表18-13級、4級、5級偽隨機碼、狀態轉移圖三級偽隨機碼四級偽隨機碼五級偽隨機碼Q2Q1QoQ3Q2Q1QoQ4Q3Q2Q1Q0111111111111011011101111001001100111

7、10000010001101010001000110101001100011000100110011110011011011001101101101110110110111001011011110100101111011010111100101011110010100010000011000001000001001001001001101001101001101001101001111001111001111011111通過以上三個個例的介紹，我們可將偽隨機碼的特性歸納如下：偽隨機碼是數字通信中重要信碼之一，常作為數字通信中的基帶信號源，應用于擾碼、誤碼測試、擴頻通信、保密通信等領域。偽隨機碼

8、又稱m序列，簡稱nrz。偽隨機碼的特性包括四個方面：1由n級移位寄存器產生的偽隨機序列，其周期為2n-1;2信碼中“ 0”、“ 1 ”出現次數大致相等，“ 1 ”碼只比“ 0”碼多一個;3在周期內共有2n -1個游程，“1”的游程和“ 0”的游程個數相等；4 具有類似白噪聲的自相關函數，其自相關函數為：1T 0p ( t)1/(2 1)1T 2n 2N其中n是偽隨機序列的寄存器級數。例如：用4個D觸發器和一個異或門構成的偽碼發生器具有以下特性：1）周期為21-仁15 ;2）在周期內“ 0”出現24 -1-1=7次，“1 ”出現24 -1=8次；3）周期內共有24 -1=8個游程；“ 1”的游程

9、個數是4，“ 0”的游程個數亦是4。4）具有雙值自相關特性，其自相關系數為：1 t 0P （ T）44四、 實驗步驟1/（21）1 t 221. 電路通電，用 20MHz 雙蹤示波器觀察 CLK、2048K、1024K、512K、256K、128K、64K、32K、16K、8K、2K、1K、P8K、P128K、Q8K 各測試點波形并記錄之。2用20MHz雙蹤示波器（直流檔）觀察“ 0” （全零碼）、“ 1”（全一碼）測試點 的波形，并作記錄。3. 用一號導線連接 64K及NRZ3CLK ,用雙蹤示波器觀察 NRZ3CLK及NRZ3測試點，記錄三級偽碼波形。4. 同步驟3，連接64K及NRZ4C

10、LK，觀察NRZ4CLK及NRZ4測試點，記錄四級偽碼波形。同上，測試五級偽碼并記錄。5按照3級、4級、5級偽隨機碼的反饋移位寄存器示意圖推算偽隨機碼碼序，并與測量值作比較。6驗證偽隨機碼的四個特性。五、實驗報告1 分析實驗電路的工作原理，敘述其工作過程。2根據實驗測試記錄，畫出各測量點的波形圖。3按照反饋移位寄存器推算3級、4級、5級偽隨機碼的碼序，并與測量值作比較。4驗證偽隨機碼的四個特性。實驗二抽樣定理和脈沖調幅及解調實驗、實驗目的1 學習PAM脈沖幅度解調的原理和方法；2 進一步驗證抽樣定理；2觀察了解PAM信號形成過程，了解抽樣定理的必要性。、實驗儀器與設備1. THEXZ-2B型實

11、驗箱、PAM雙路抽樣脈沖發生實驗模塊、抽樣定理和脈沖調幅實驗 模塊、PAM脈沖幅度解調實驗2. 20MHz雙蹤示波器、萬用表三、實驗原理在通信技術中為了獲取最大的經濟效益，就必須充分利用信道的傳輸能力，擴大通信 容量。因此，采取多路化制式是極為重要的通信手段。最常用的多路復用體制是頻分多路復用（FDM ）通信系統和時分多路復用（TDM）通信系統。頻分多路技術是利用不同頻率的正弦載波對基帶信號進行調制， 把各路基帶信號頻譜搬移到不同的頻段上，在同一信道上傳輸。而時分多路系統中則是利用不同時序的脈沖對基帶信號進行抽樣，把抽樣后的脈沖信號按時序排列起來，在同一信道中傳輸。利用抽樣脈沖把一個連續信號變

12、為離散時間樣值的過程稱為“抽樣”，抽樣后的信號稱為脈沖調幅（PAM ）信號。在滿足抽樣定理的條件下，抽樣信號保留了原信號的全部信息。 并且，從抽樣信號中可以無失真地恢復出原信號。抽樣定理在通信系統、信息傳輸理論方面占有十分重要的地位。數字通信系統是以此定理作為理論基礎的。在工作設備中，抽樣過程是模擬信號數字化的第一步。抽樣性能的優劣關系到整個系統的性能指標。»AM圖20-1 單路PCM系統示意圖作為例子，圖20-1示意地畫出了傳輸一路語音信號的PCM系統。從圖中可以看出要實現對語音的PCM編碼，首先就要對語音信號進行抽樣，然后才能進行量化和編碼。因此， 抽樣過程是語音信號數字化的重要

13、環節，也是一切模擬信號數字化的重要環節。為了讓實驗者形象地觀察抽樣過程，加深對抽樣定理的理解，本實驗提供了一種典型 的抽樣電路。除此，本實驗還模擬了兩路PAM通信系統，從而幫助實驗者初步了解時分多路的通信方式。（一）抽樣定理抽樣定理指出，一個頻帶受限信號m（t）如果它的最高頻率為 fH （即m（t）的頻譜中沒有fH以上的分量），可以唯一地由頻率等于或大于2fH的樣值序列所決定。因此，對于一個最6800Hz的樣值序列來表示。抽高頻率為3400Hz的語音信號m(t)，可以用頻率大于或等于樣頻率fs和語音信號 m(t)的頻譜如圖20-2和圖20-3所示。由頻譜可知，用截止頻率為fH的理想低通濾波器可

14、以無失真地恢復原始信號m(t)，這就說明了抽樣定理的正確性。實際上，考慮到低通濾波器特性不可能理想，對最高頻率為3400Hz的語音信號，通常采用8KHz抽樣頻率，這樣可以留出1200Hz的防衛帶，見圖20-4。如果fsv 2fH，就會出現 頻譜混迭的現象，如圖20-5所示。圖20-2語音信號的頻譜頻譜fH圖20-3語言信號的抽樣頻譜和抽樣信號的圖20-4留出防衛帶的語音信號的抽樣頻譜在驗證抽樣定理的實驗中，我們用單一頻率 標準抽樣頻率fs=8KHz，改變音頻信號的頻率 波器的輸出信號，體會抽樣定理的正確性。驗證抽樣定理的實驗方框如圖20-6所示。圖20-8是調制部分的實驗電原理圖，在圖圖20-

15、5 fsv 2fH時語音信號的抽樣頻譜 fH的正弦波來代替實際的語音信號，采用 fH，分別觀察不同頻率時，抽樣序列和低通濾實驗電路。抽樣電路采用場效應晶體管開關電路。多路抽樣脈沖調幅實驗框圖如圖20-7所示,20-8中，BG1和BG2完成抽樣定理調制部分的 抽樣門在抽樣脈沖的控制下以每秒八千次的速度開關。BG1為結型場效應晶體管，BG2為驅動三極管。當抽樣脈沖沒來時，驅動三極管處于截止狀態，-5V電壓加在場效應晶體管柵極G,只要G極電位負于源極 S的電位,并且|UGS|>|UP|，則場效應晶體管處于夾斷狀態，輸出信號為“0”。抽樣脈沖來時，驅動三極管導通，發射極+5V電壓加到驅動二極管，

16、使之反向偏置。從截止到導通的跳變電壓經 跨接在二極管兩端的電容加到場效應晶體管的G極。使柵極、源極之間的電壓迅速達到場效應晶體管導通的數值， 并一直達到使源極電壓等于漏極上的模擬電壓。這樣，抽樣脈沖期間模擬電壓經場效應晶體管開關加到負載上。由于抽樣電路的負載是一個電阻，因此抽樣的輸出端能得到一串脈沖信號。 此脈沖信號的幅度與抽樣時輸入信號的瞬時值成正比例，脈沖的寬度與抽樣脈沖的寬度相同。這樣，脈沖信號就是脈沖調幅信號。當抽樣脈沖寬度遠小于 抽樣周期時，電路輸出的結果接近于理想抽樣序列。由圖20-6可知，用一低通濾波器即可低通濾波實現模擬信號的恢復。為便于觀察，解調電路由射隨、低通濾波器和放大器

17、組成,器的截止頻率為3400Hz。抽樣 I I脈沖圖20-6抽樣定理實驗方框圖（二）抽樣定理和脈沖調幅實驗電原理圖圖20-8 抽樣定理和脈沖調幅實驗電原理圖（三）PAM脈沖幅度解調電路及原理圖3400Hz。PAM時序信號經過分路選通電路選通后，即可進入脈沖幅度解調電路。解調電路由射 隨、低通濾波器和放大器組成低通濾波器的截止頻率為PAM脈沖幅度解調實驗的實驗電原理圖如圖22-1所示。圖22-1的左半部分為分路選通電路，J1輸入PAM時序信號。BG1為射極跟隨器，J4輸入選通脈沖，通常為調制端的選通 脈沖經適當延遲得到。BG3為選通脈沖驅動級。BG2為選通信號輸出，C3為展寬電容；圖22-1的右

18、半部分為脈沖幅度解調電路，J5輸入PAM時序信號，BG4為射極跟隨器，U1A和U1B組成截止頻率為 3400Hz的低通濾波器，BG5為放大電路，J7輸出恢復后的模擬音 頻信號。圖22-1 PAM脈沖幅度解調實驗電原理圖R212K四、實驗步驟（一）準備工作驗證抽樣定理只需要一路音頻信號和一路抽樣脈沖，多路脈沖調幅需要兩路音頻信號 和兩路抽樣脈沖。1. 準備“ PAM雙路抽樣脈沖發生實驗”模板，用20MHz雙蹤示波器觀察 TP2,用示波器和頻率計測出抽樣脈沖的頻率、脈寬和時延。2調整信號源實驗模板，要求調整到輸出頻率為1KHz，輸出幅度為2Vp-p的正弦波。（注意：2Vp-p指的是峰峰值為2V）（

19、二）驗證抽樣定理1. 正弦信號（從 信號源輸出）從J8輸入，fH=1KHz （fs> 2 fH）幅度2Vp-p,連接抽樣 脈沖J2到J9。2. 以TP8作為雙蹤同步示波器的比較信號，觀察TP10抽樣后形成的PAM信號。計 算在一個信號周期內的抽樣次數，核對信號頻率與抽樣頻率的關系。3. 在脈沖幅度解調實驗的 J5輸入單路抽樣時序信號（連接抽樣定理和脈沖調幅實驗的J10和PAM脈沖幅度解調實驗的 J5）,用20MHz雙蹤示波器分別觀察抽樣定理和脈沖調幅 實驗的J8和脈沖幅度解調實驗的 TP5TP7。4. 改變fH，令fH=4Hz (fs=2 fH)，重復1、2、3項內容，驗證抽樣定理。5.

20、 改變fH，令fH=6KHz ( fsv 2 fH),重復1、2、3項內容，驗證抽樣定理。五、實驗報告1.整理實驗數據,分別畫出fH=1K Hz、 fH=4Hz、 fH=6KHz 時各測試點波形。2 .分析當fH=1K Hz、fH=4Hz、fH=6KHz，抽樣脈沖fs=8KHz時PAM 輸出與抽樣定理 的關系。實驗三 PCM脈沖編譯碼實驗、實驗目的1. 學習PCM編碼原理；2. 了解幾種常用 PCM編譯碼芯片;3. 掌握測試方法。、實驗儀器與設備1. THEXZ-2B型實驗箱、數字信號發生模塊、PCM脈沖編譯碼實驗模塊;2. 20MHz雙蹤示波器。三、實驗原理（一）PCM基本工作原理PCM基群

21、作為數字微波通信和光纖通信系統的終端設備，在目前通信系統中占有很重 要地位。本實驗主要學習PCM30/32路基群系統的 PCM編譯碼器、并對 PCM編譯碼器進行自環測試，加深對 PCM終端設備的了解。脈沖編碼調制通信就是把一個時間連續、取值連續的模擬信號變換成時間離散、取值離散的數字信號后在信道中進行傳輸。而脈沖編碼調制就是對模擬信號先進行抽樣后，再對樣值的幅度進行量化、編碼的過程。所謂抽樣，就是利用抽樣脈沖對模擬信號進行周期性掃描，從而把時間上連續的信號變成變成時間上離散的信號。該模擬信號經過抽樣后還應當包含原信號中所有信息，也就是說能無失真地恢復原模擬信號。 它的抽樣速率下限是由抽樣定理確

22、定的。 在該實驗中，抽樣速率米用23-1所示。圖23-1模擬信號抽樣示意圖所謂量化，就是把經過抽樣得到的瞬時值將其幅度離散，即用一組規定的電平，把瞬 時抽樣值用最接近的電平值來表示。一個模擬信號，經過抽樣量化后，得到已量化的脈沖幅度調制信號，它僅為有限個數 值。所謂編碼，就是用一組二進制碼來表示每一個有固定電平的量化值。然而，實際上量 化是在編碼過程中同時完成的，故編碼過程也稱為模/數變換，可記作 A/D。在幅度與時間上連續變化的模擬信號經抽樣后，雖然在時間軸上變為離散量，但在幅 度上每一采樣仍為連續量，為了使每一采樣用數字代碼表示，就必須將幅度用有限個電平來表示，實現這個過程稱作幅度量化。由

23、此可見，脈沖編碼調制方式就是一種傳遞模擬信號的數字通信方式。PCM的原理如圖23-2所示。話音信號先經防混迭低通濾波器，得到限帶信號（3003400Hz）,進行脈沖抽樣，變成8KHz重復頻率的抽樣信號 （即離散的脈沖調幅 PAM信號）， 然后將幅度連續的 PAM信號用“四舍五入”辦法量化為有限個幅度取值的信號， 再經編碼，轉換成二進制碼。對于電話CCITT規定抽樣率為8KHz，每抽樣值編8位碼，即共有28=256 個量化值，因而每話路PCM編碼后的標準數碼率是 64kb/s。為解決均勻量化時小信號量化即量化特性23-3所示。d旨M泯波 樣再生誤差大、音質差的問題，在實際中采用不均勻選取量化間隔

24、的非線性量化方法, 在小信號時分層密、量化間隔小，而在大信號時分層疏、量化間隔大，如圖(磁)圖23-3 A律與u律的壓縮特性在實際中廣泛使用的是兩種對數形式的壓縮特性:入輸出歸一化特性表示式為：AVi1 + 1 nA V0 =01 + ln (AV1 + 1 nAV。=1 + 1 n(1+uVJIn (1+ u)A律和律。對壓縮器而言，其輸1（0 <Vi <1（A< V W1）（0 j <1）式中A、為壓縮系數,CCITT規定它們取值是A=87.6 與卩=255A律PCM主要用于歐洲，律主要用于北美和日本，我國采用歐洲體制。miniiii i imm 11 (XltHM

25、J UOLOOOO IIOUOO I0H 0000 IOC J>000 1000000U 0M0OQ0U oftinoooo 00100000 OOllWOO OlOWtOOfl Cl 01000(1 00II00M Oil LOOM Q. 11 H 11-1.25V OV +|25V2.5V10101010 10110101 )0110101 IVOWlOl iooioioi IIIOOIOI IIIAIII1 IIIIOIUI 01010101 01MHI0L 01IIOIDI 01100101 DOOIOIQL (KHMWIOl WIIOIOI OOIIOLOIOOltlOlO11

26、111111 miom lliootifto 1IOI0OOO 1IODUOOT 10I100W 10100000 IM10000 IWOOOOO owouooo miQooo DOICCUOO Oil IKK 01000000 OIOICOOO WIIOOOO 0I1I00M Qlllllll-I | 1-1I I®旳町.1OI附O.IIIO 咼IO附心町ft- 15- . n ft- IL .D-=1 n. ftv -ft-lololololoH H H HQIcloloflwoloflM'2.5 VBil 7P.0MSB LSUBd 1“,0MSB LSB-2.415V

27、. 1.207V (tV »1 207V圖23-4 PCM編碼萬式它們的編碼規律如圖 23-4所示。圖中給出了信號抽樣編碼字與輸入電壓的關系，其中編碼方式（1）為符號/幅度數據格式，Bit7表示符號位，Bit60表示幅度大小；（2 ）為A律壓縮數據格式，它是（1） 的 ADI （偶位反相）碼；（3）為律壓縮數據格式，它是由（1）的Bit60反相而得到，通常為避免00000000碼出現，將其變成零抑制碼00000010。（二）PCM編譯碼電路 MT8965芯片介紹：1）編譯碼器的簡單介紹模擬信號經過編譯碼器時，在編碼電路中，它要經過取樣、量化、編碼，如圖22-5（ a）所示。到底在什么

28、時候被取樣， 在什么時序輸出PCM碼則由AD控制來決定，同樣PCM 碼被接收到譯碼電路后經過譯碼低通、放大，最后輸出模擬信號到話機，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，即在同一時刻只能為一個用戶進行A/D及D/A變換。編碼器把模擬信號變換成數字信號的規律一般有兩種，一種是律十五折線變換法，它一般用在PCM24路系統中，另一種是 A律十三折線非線性變換法，它一般應用于 PCM30/32路系統中，這是一種比較常用的變換法。模擬信號經取樣后進行A律十三折線變換，最后變成8位PCM碼，實用的A 87.56/13折線編碼器對每個樣值編 8位 碼，即al a2a8其碼位安

29、排如下：a1：極性碼。al =1表示正極性，a仁0表示負極性。a2 a3 a4：段落碼，用來確定信號所在的段，例如a2 a3 a4為“ 000”表示第1段。a5 a6 a7 a8:段內電平碼，用來確定信號在某一大段內的那一小段，每一大段內又均分16小段。在單路編譯碼器中，經變換后的PCM碼是在一個時隙中被發送出去，這個時序號是由Aid控制電路來決定的，而在其它時隙時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Aid 控制電路決定的時隙里輸出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DIA控制電路決定的時序里，從外部接收 8位

30、PCM碼。其實單路編譯碼器的發送時序和接收時序還是可由外部 電路來控制的，編譯碼器的發送時序由 AiD控制電路來控制， 而AiD控制電路還是受外 部控制電路的控制， 同樣在譯碼電路中 DIA控制電路也受外部控制電路的控制，這樣，我們只要向Aid控制電路或dia控制電路發某命令即可控制單路編碼器的發送時序和接收 時序號，從而也可以達到總線交換的目的，但各種單路編碼器對其發送時序和接收時序的控制方式都有所不同， 象有些編碼器就有兩種方式，一種是編程法，即給它內部的控制電路輸進一個控制字，令其在某某時隙干什么工作，另一種是直接控制， 這時它有兩個控制端，我們定義為FSx和FSr,要求FSx和FSr是

31、周期性的，并且它的周期和PCM的周期要相同，都為125陰，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。（a） AiD 電路（b） DIA 電路圖23-5 A/D以及D/A電路框圖圖23-5 ( b)是PCM的譯碼電路方框圖，它的工作過程同圖23-5 (a)的工作過程完全相反，因此這里就不再討論了。2)本實驗系統編譯碼器電路的設計我們所使用的編譯碼器是把Codec和Filter集成在一個芯片上，它的內部結構方框圖見圖23-6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發生聯系， 這

32、一部分控制模擬信號的放大倍數， 另一部分是與處理系統和交換網絡的數字接口，它與編譯碼器中的Codec發生聯系，我們對 Codec的控制主要通過這些數字接口線來達到目的。常用引腳用途：VFt(13):音頻輸入AZ( 14):自動調零，接電容到地OUTpcm(4):編碼輸出Dlc(1):控制數據輸入，本電路接地MS(7):模式選擇，本電路接-5VFS(6):時分脈沖輸入CP(3):時鐘信號(2.048M )輸入INpcm(2):解碼輸入VFr(15):音頻輸出V+(5) : +5V電源輸入V-(12) : -5V電源輸出Vref(17) : +2.5V 基準電壓GNDa(16):模擬地GNDd(1

33、8):數字地整個電路由三部分構成：發送部分、接收部分和控制部分。CD0(11)CD1(10)CD2(9)CD3(8)VFr(15)AZ(14)VFt(13)發送濾波 器輸出寄存器接收濾波器P C M編碼器A輸出 寄存器A寄存器控制邏輯B寄存器*P C M解碼器輸入寄 存器(4) OURcm(1) DI c(7) MS(6) FS(3) CP(2)IN PCM圖 23-6MT8965內部原理框圖發送部分包括發送濾波器， PCM編碼器和輸出寄存器。需要發送的音頻信號從 vft端輸入后首先進到發送濾波器，完成防混疊和音頻限帶功能。發送濾波器的增益可由外部編程控制v- gnea gnbV+(17)(5

34、廠(12(1® (18廠Vef為OdB、1dB.7dB共8級，其性能符合 CCITT G 712 建議和 AT & T D3/D4標準。從發產生符合CCITT數據格式的ADI碼，經輸出寄存器變為串行信號由OUTpcm輸出。接收部分由輸入寄存器、PCM解碼器和接收濾波器組成。總線上的PCM數據在一幀開始后由CP信號同步送到輸入寄存器，變位并行信號后輸入解碼器進行D-A變換。恢復的音頻模擬信號經接收濾波器進行平滑、限帶和頻率補償后由VFR端輸出。接收濾波器增益可由外部編程控制。為 0dB, -1dB,.-7dB，共8級。B及輸出寄存器組成。MT8965以同步方式工控制部分由控制邏

35、輯、兩個8位控制器A和作。(三) PCM編譯碼電路TP3067芯片介紹:PCM編譯碼器TP3067專用大規模集成電路, 譯碼器，并且片內帶有輸入輸出話路濾波器。 如圖23-8所示。它是用CMOS工藝制造的單片TP3067的管腳如圖23-7所示,PCM A/卩律編內部組成框圖TP3067的管腳定義簡述如下:(1)符號功能VPO+ :接收功放的同向輸出(2)GNDA :模擬地，所有信號均以該引腳為參考點(5)(3) VPO-:接收功放的反向輸出(4) VPI :將輸入轉換到接收功放VFRO :接收濾波器的模擬輸出12021 931 841 751 661 514-781 391 2101 1TP3

36、 0 67VBB VFXI+ VFXI- GSX ANLB TSX FSX DX BCLKX MCLKXVPO+ GNDA VPO- VPIVFROVCCFSR DR BCLKR /CLKSET MCLKR/PDN(6)Vcc:正電源引腳， Vcc=+5± 5%圖23-7TP3067管腳排列圖(8)(7) FSR:接收部分的8KHz幀同步時隙信號，可輸入 P8KDR : PCM碼流解碼輸入(9) BCLKR'CLKSESL :在FSR的前沿后把數據移入 DR的位時鐘，其頻率可從64KHz 變化至2.048MHz ,另一方面它也可能是一個邏輯輸入，以此為在同步模式中的主時鐘選擇

37、 頻率1.536MHz1.544MHz 或2.048MHz , BCLKR 用在發送和接收兩個方向(10) MCLKRPDN :接收主時鐘，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當與MCLKx同步，當MCLKR連續聯在低電位時，CLKx被選用為所有內部定時，當MCLKR連續工作在高電位時，器件就處于掉電模式。(11) MCLKx :發送主時鐘，其頻率可以是1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz，它允 許與MCLKR異步，同步工作能實現最佳性能。(12) BCLKx :把PCM數據從DX上移出的位時鐘，其頻

38、率可從64KHz變至2.048MHz , 但必須與MCLKx同步。(13) Dx:由FSx啟動的三態 PCM數據輸出。(14) FSx:發送部分的8KHz幀同步時隙信號(15) TSX :編碼時的消耗輸出(16) ANLB :模擬環回路控制輸入， 在正常工作時必須置為邏輯 “0”，當拉到邏輯“1” 時，發送濾波器和發送前置放大器輸出的連接線被斷開，而改為和接收功率放大器的 VCO+ 輸出連接。(18)VFXI-:發送輸入放大器的反向輸入。(19)VFXI+:發送輸入放大器的同向輸入。(20)VBB :圖23-8 TP3067的內部結構框圖負電源引腳， VBB=-5V ± 5%DD寄存

39、器寄存器R D四、實驗步驟本實驗項目采用的實驗電原理圖如圖23-9所示。-5ViJ5TP9VTP12J8- PCM INPCM編碼輸入VCCTR18 4.7KR194.7KFSCP時鐘輸入CON1P10仆C60.1u“D EDSTO，CA V fh-SD3SD0,V REFSD1dcdtiSD2VRAVJDANUL5?6 837-6fl1 7""2T3U3MT8965481 110PCM OUTTP13TJ9PCM編碼輸出卜C80.1uR201K話音輸入J7TP111丄一時分脈沖輸入C70.47uTP14J10PCM脈沖編譯碼實驗電原理圖實驗所需的時鐘（2048KHZ ）和

40、時分脈沖（Q8KHZ ）取自“數字信號發生模塊”（一）觀察在J8輸入圖 23-9PCM時隙信號：（PCMOUT）2048KHZ時鐘，在 J7輸入 Q8KHz窄脈沖（脈寬 7.8us），在J6輸入1KHz音頻信號，幅度圖23-11是PCM時隙信號展寬后的數字碼，由于八位數字碼隨時在變化的，因此，最好用2Vp? 在TP13可觀察到如圖23-10所示的PCM時隙信號（PCMOUT ）。數字存儲示波器將數字碼隨機存儲后觀察。圖23-11展寬后的單路PCM時隙信號TP14 可（二）短接J5-J9,將PCM時隙信號（PCMOUT ）導入譯碼器，在譯碼輸出端 觀察到經過譯碼后的 1KHz音頻信號。五、實驗報

41、告1 .闡述PCM編譯碼的過程和工作原理。2 整理測量得到的各種數據和觀察到的波形。3寫出實驗心得。實驗四 AMI/HDB3 編譯碼實驗一、實驗目的1掌握 AMI/HDB3 碼的編碼規則及其特性； 2了解采用 CD22103 專用芯片實現的編譯碼電路。二、實驗儀器與設備1 THEXZ-2 型實驗箱、數字信號發生模塊、 AMI/HDB3 編譯碼實驗模塊； 2 20MHz 雙蹤示波器。三、實驗原理 在數字通信系統中，有時不經過數字基帶信號與信道信號之間的變換，只由終端設備 進行信息與數字基帶信號之間的變換， 然后直接傳輸數字基帶信號。 數字基帶信號的形式有 許多種，在基帶傳輸中經常采用AMI碼(符

42、號交替反轉碼)和HDB3碼(三階高密度雙極性碼)。1傳輸碼型 在數字復用設備中，內部電路多為一端接地，輸出的信碼一般是單極性非歸零信碼。這種碼在電纜上長距離傳輸時，為了防止引進干擾信號，電纜的兩根線都不能接地(即對地是平衡的 )，這里就要選用一種適合線路上傳輸的碼型，通常有以下幾點考慮：(1) 在選用的碼型的頻譜中應該沒有直流分量，低頻分量也應盡量少。這是因為終端機 輸出電路或再生中繼站都是經過變壓器與電纜相連接的， 而變壓器是不能通過直流分量和低 頻分量的。(2) 傳輸型的頻譜中高頻分量要盡量少。這是因為電纜中信號線之間的串話在高頻部分 更為嚴重，當碼型頻譜中高頻分量較大時，限制了信碼的傳輸

43、距離或傳輸質量。(3) 碼型應便于再生定時電路從碼流中恢復位定時。若信號連“ 0”較長，則等效于一段時間沒有收脈沖，恢復位定時就困難，所以應該使變換后的碼型中連“0”較少。(4) 設備簡單，碼型變換容易實現。(5) 選用的碼型應使誤碼率較低。雙極性基帶信號波形的誤碼率比單極性信號低。 根據這些原則，在傳輸線路上通常采用 AMI 碼和 HDB3 碼。2AMI 碼用“0”和“ 1”代表空號和傳號。 AMI 碼的編碼規則是“ 0”碼不變，“ 1”碼則交替地 轉換為 +1和-1。當碼序列是 時， AMI 碼為： +100-1000+1-1+9-1 。通常脈沖寬度 為碼元寬度的一半，這種碼型交替出現正、

44、負極脈沖，所以沒直流分量，低頻分量也很少， 它的頻譜如圖31-1所示，AMI碼的能量集中于fO/2處(fO為碼速率)。這種碼的反變換也很容易， 在再生信碼時， 只要將信號整流， 即可將“-1”翻轉為“+1”， 恢復成單極性碼。這種碼未能解決信碼中經常出現的長連“0”的問題。圖 31-2所示為 4級偽隨機序列的 AMI 碼及其波形。從AMI碼的編碼規則看出，它已從一個二進制符號序列變成了一個三進制符號序列，而且也是二進制符號變換成一個三進制符號。 把一個二進制符號變換成一個三進制符號所構成 的碼稱為1B/1T碼型。掬隨機序弭 iirioooiooiioioAM離tj +i o oo+ioo .十

45、| o j oam冏嚴l/1LT-圖31-2 AMI碼及其波形AMI碼除有上述特點外，還有編譯碼電路簡單及便于觀察誤碼情況等優點，它是一種基本的線路碼，并得到廣泛采用。但是，AMI碼有一個重要缺點，即當它用來獲取定時信息時，由于它可能出現長的連0串，因而會造成提取定時信號的困難。3. HDB3碼及變換規則為了保持AMI碼的優點而克服其缺點，人們提出了許多種類的改進AMI碼，HDB3碼就是其中有代表性的碼。HDB3碼的全稱是三階高密度雙極性碼。它的編碼原理是這樣的：先把消息代碼變換成 AMI碼，然后去檢查AMI碼的連0串情況，當沒有4個以上連“ 0”串時，則按AMI規則編碼， 當出現4個連“ 0

46、”碼時，以碼型取代節“ 000V”或“ B00V”代替四連“ 0”碼。選用取代節的原則是：用 B脈沖來保證任意兩個相連取代節的V脈沖間“1”的個數為奇數。當相鄰V脈沖間“1”碼數為奇數時，則用“ 000V”取代，為偶數個時就用“ B00V ” 取代。在V脈沖后面的“1”碼和B碼都依V脈沖的極性而正負交替改變。為了討論方便，我 們不管“ 0”碼，而把相鄰的信碼“ 1 ”和取代節中的B碼用B1B2Bn表示，Bn后面為V , 選取“000V”或“B00V”來滿足Bn的n為奇數。當信碼中的“ 1 ”碼依次出現的序列為 VB1B2B3BnVB1時，HDB3碼為+ - + -.- - +或為-+ - +.

47、+ + -。由此看出，V脈沖是可以辨認的，這是 因為Bn和其后出現的V有相同的極性，破壞了相鄰碼交替變號原則， 我們稱V脈沖為破壞點, 必要時加取代節B00V，保證n永遠為奇數，使相鄰兩個 V碼的極性作交替變化。由此可見,在HDB3碼中，相鄰兩個V碼之間或是其余的“ 1 ”碼之間都符 合交替變號原則，而取代碼在整修碼流中不符合交替變號原則。經過這樣的變換，既消除了直流成分，又避免了長連“0”時位定時不易恢復的情況，同時也提供了取代信息。圖31-3給出了 HDB3碼的頻譜，此碼符合前述的對頻譜的要求。III >40圖31-3 HDB3碼的頻譜示意圖31-4給出一個特定信碼的HDB3編碼方法

48、。例如，信碼為：若前一個破壞點為 V-,且它至第一個連“ 0”串前有奇數個 B，則HDB3碼為:B0RB000V. 0 0 OBBBOOVOOB.若前一個破壞點為 V+，且它至第一個連“ 0”串前有偶數個 B,則HDB3碼為:R. ORBBOOVO ) 0 B B B fl 0 V. 0 0 BFL LTUV1圖31-4特定信碼的HDB3編碼方法這里B+、B-分別表示符合極性交替規則的正脈沖和負脈沖。V+和V-分別表示破壞極性交替規則的正脈沖和負脈沖，由此可見HDB3碼的波形不是唯一的，它與出現四連“0”碼之前的狀態有關。由于HDB3碼能較好地滿足傳輸碼型的各項要求，所以常被用于遠端接口電路中

49、。 在厶M編碼、PCM編碼和ADPCM編碼等終端機中或多種復接設備中，都需要HDB3碼型變換電路與之相配合。圖31-5將NRZ碼、HDB3碼和AMI碼編碼方式作一比較。tn Jinnrjn w n n n ru u l,_n_tl nnnn nTLunnni01【1札AVI 巧minAMHli圖 31-5 NRZ-HDB3-AMI 編碼方式雖然HDB3碼的編碼規則比較復雜，但譯碼卻比較簡單。從上述原理看出，每一個破 壞符號V總是與前一非0符號同極性(包括B在內)。這就是說，從收到的符號序列中可以 容易地找到破壞點 V于是也斷定V符號及其前面的3個符號必定是連 0符號，從而恢復 4 個連0碼，再

50、將所有-1變成+1后便得到原消息代碼。HDB3碼保持了 AMI碼的優點，克服了 AMI碼在遇到連“ 0”長時難以提取定時信息 的困難，因而獲得廣泛應用。CCITT已建議把HDB3碼作為PCM終端設備一次群到三次群 的接口碼型。4. 實際電路本實驗模塊采用了 U1 ( CD22103)專用芯片實現 AMI/HDB3的編譯碼，沒有采用復雜 的線圈耦合的方法來實現 HDB3碼字的測試，而是采用U2對HDB3的輸出進行變換。輸入的碼流由U1的1腳在2腳時鐘信號的推動下輸入，HDB3與AMI由K1選擇。編碼之后的結果在 U1的14, 15腳輸出。而后在電路上直接由U1的11, 13腳返回，再由U1進行譯

51、碼。正確譯碼之后 TP1與TP3的波形應一致，但由于編譯碼的規則較復雜，當前的 輸出HDB3碼字可能與前四個碼字有關，因而HDB3的編譯碼時延較大。AMI/HDB3的選擇可通過 K1設置，當K1設置在1-2狀態時，U1完成HDB3編譯碼過 程，設置在2-3狀態時，U1完成AMI編譯碼過程。電路原理圖如下：R1 0四、實驗步驟（一）準備“數字信號發生模塊”，用示波器檢查“全一碼”、“全零碼”、“ 3級偽碼”、“4級偽碼”、“5級偽碼”及64K時鐘的輸出狀態（各級偽碼時鐘確定在 64KHZ ）。（二） “ AMI/HDB3編譯碼實驗模塊” 的K1接2、3即選擇AMI模式，J2輸入64KHz 時鐘信

52、號，J1依次輸入“全一碼”、“全零碼”、“ 3級偽碼”、“ 4級偽碼”、“ 5級偽碼”，J3 輸入D64K時鐘。1.“全一碼”輸入：用20MHz雙蹤示波器檢查TP1的“全一碼”和 TP7的“全一碼”的HDB3編碼，編碼應符合AMI碼的編碼規則。再測TP1和TP3的譯碼輸出是否正確。2“全零碼”輸入：用20MHz雙蹤示波器檢查TP1的“全零碼”和 TP7的“全零碼”的HDB3編碼，編碼應符合HDB3碼的編碼規則。再測TP1和TP3的譯碼輸出是否正確。3. “ 3級偽碼”輸入：用 20MHz雙蹤示波器檢查 TP1的“ 3級偽碼”和TP7的“ 3級 偽碼”的HDB3編碼，編碼應符合 AMI碼的編碼規則。再測 T