【文章內(nèi)容簡介】 一路信號給出“ 10001”、“ 1001”和“ 0000”檢測門電路的邏輯表達式，記五位移位寄存器的輸 出 分別為 A、 B、 C、 D、 E。 記“ 10001”檢測器的輸出為 F1，則 （ 31） 記“ 1001”檢測器的輸出為 F2，則 （ 32） 記“ 0000”檢測器的輸出為 F3，則 雙 / 單變 換五 位 移 位 寄 存 器五 位 移 位 寄 存 器“ 1 0 0 0 1 ” 檢 測“ 1 0 0 1 ” 檢 測“ 0 0 0 0 ” 檢 測“ 1 0 0 0 1 ” 檢 測“ 1 0 0 1 ” 檢 測“ 0 0 0 0 ” 檢 測組 合邏 輯組 合邏 輯單 穩(wěn) 態(tài)觸 發(fā) 器乘 法 器時 延或 門碼 型 變換歸 零H D B 3 碼不 歸 零H D B 3 碼二 進 制 譯碼 輸 出全 波 整 流EDCBAF )(1 ??? DCBAF )(2 ?? 15 （ 33） 特殊序列檢測完畢后，還需對這對六路檢測結(jié)果進行組合邏輯運算，作為單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入信號，記該信號為 F4。同時記 +1 分路的檢測結(jié)果為 F1up、 F2up、 F3up， 1分路的檢測結(jié)果為 F1down， F2down， F3down 以示區(qū)別，則 （ 34） DCBAF ????3upFd o w nFd o w nFd o w nFupFupFF 3)21(3)21(4 ???? 16 4 仿真實驗及結(jié)果分析 本章將根據(jù)前述原理和設(shè)計思路，給出利用 SystemView 仿真系統(tǒng)構(gòu)建的系統(tǒng)電路圖、和各關(guān)鍵點的仿真波形圖，并對波形進行深入分析。同時，為了便于理解整個系統(tǒng)的時序邏輯，還將給出一些重要參數(shù)的設(shè)置。仿真時設(shè)置二進制信息速率為 1000bps。系統(tǒng)的時間設(shè)置：采樣頻率為 100000Hz，采樣點數(shù)為 10000。系統(tǒng)電路圖如圖 41 所示。 圖 41 HDB3 碼編譯碼系統(tǒng)仿真電路圖 下面就編碼和譯碼兩個大模塊給出詳細分析。 編碼器部分 編碼器電路 基于 SystemView 仿真系統(tǒng)構(gòu)建編碼器電路圖如 圖 42 所示。仿真過程中的關(guān)鍵圖符參數(shù)設(shè)置如表 41 所 列 。 17 圖 42 編碼器仿真電路圖 表 41 HDB3 碼編碼仿真關(guān)鍵圖符參數(shù) 圖符編號 庫 /圖符名稱 參數(shù)設(shè)置 3 Source： PN Seq Amp=， Offset=，F(xiàn)req=1000Hz 1 3 4 52 Source： Step Fct Amp=1V 1 3 49 Source： Pulse Train Amp=1V， Freq=1000Hz， Pulse Width= 9 Logic： NOR Threshold=， True Output=1V 0、 3 4 51 Logic： Cntr4 Threshold=， True Output=1V 13 Logic： OneShot Threshold=， Pulse Width=， True Output=1V 4 55 Logic： OneShot Threshold=， Pulse Width=， True Output=1V 4 54 Logic： OneShot Threshold=， 18 圖符編號 庫 /圖符名稱 參數(shù)設(shè)置 Pulse Width=， True Output=1V 1 50 Operator： And Threshold=， True Output=1V 30 Operator： Daley Daley Type： Interpolating Daley= 35 Operator： Daley Daley Type： Interpolating Daley=（可在 至 之間任意取值） 59 Operator： Daley Daley Type： Interpolating Daley= 2 4 56 Logic： SPDT Ctrl Thresh= 編碼器仿真波形及分析 圖 43 信息序列波形 由圖 43 可以得到信息序列波形對應(yīng)的二進制序列是： 01100 00011 01010 00010 10101 10010 01010 01000 01110 00001 10000 10000 00001 11100 10111 01111 11010 10110 10000 11100 本章的仿真分析都是基于該信息序列給出的，后續(xù)提及信息序列均指該序列，為避免重復(fù)，將不再列出該二進制序列串。 時鐘信號波形如圖 44 所示，作為波形參照。隨后，將按仿真執(zhí)行順序給出關(guān)鍵點的波形及對應(yīng)的二進制序列串（便于對照），并 對 波形（對應(yīng)的二進制序列）做詳細分析。 19 圖 44 時鐘信號波形 圖 45 “ V”碼序列波形 由圖 45 可知，“ V”碼序列波形對應(yīng)的二進制序列是： 00000 00100 00000 00010 00000 00000 00000 00000 01000 00010 00000 10000 10001 00000 00000 00000 00000 00000 00000 10000 圖 46 “ B”碼序列波形 由圖 46 可知，“ B”碼序列波形對應(yīng)的二進制序列是： 00000 00100 00000 00010 00000 00000 00000 00000 00000 00000 00000 10000 00001 00000 00000 00000 00000 00000 00000 00000 由圖 43 和圖 45 可見，每從信息序列中檢測出四個連“ 0”，在第四個“ 0”碼結(jié)束時產(chǎn)生一個和碼元寬度相同的“ V”碼脈沖。統(tǒng)計每個“ V”碼脈沖之間信息序列中“ 1”的個數(shù) ： 第一個“ V”碼之前有 2 個“ 1”，第一個“ V”碼和第二個“ V”碼之間有 4 個“ 1”，第二個“ V”碼和第三個“ V”碼之間有 9 個“ 1”，第三個“ V”碼和第四個“ V”碼之間有 3 個“ 1” ，第四個“ V”碼和第五個“ V”碼之間有 2 個“ 1” ，第五個“ V”碼和第六個“ V”碼之間有 1 個“ 1”， 第 六 個“ V”碼和第 七 個“ V”碼之間有 0 個“ 1” ，第 七 個“ V”碼和第 八 個“ V”碼之間有 19 個“ 1” 。根據(jù)編碼規(guī)則， 第一、 二、 五 、七個特殊序列的“ V”碼均有“ B”碼與之對應(yīng)，而第 三 、四 、六、八 個特殊序列只有“ V”碼， 檢查圖 46 所示的“ B”碼序列，可知“ V”碼和“ B”碼的產(chǎn)生都符合編碼規(guī)則。 20 因為 HDB3 碼四連“ 0”檢測時相鄰碼元的關(guān)聯(lián)性，對于信息序列而言，“ V”碼序列有一個碼元的時延，“ B”碼序列有四個碼元的時延。 為使信息序列、“ V”碼序列和“ B”碼序列同步，需要給信息序列加四個碼元的時延，給“ V”碼序列加三個碼元的時延。所以最后的編碼結(jié)果將會有四個碼元的時延。 圖 47 信息時延四個碼元與“ B”碼合路序列波形 由圖 47 可知，信息序列時延四個碼元與“ B”碼序列合路波形對應(yīng)的二進制序列是： 00000 11100 00110 10110 00101 01011 00100 10100 10000 11100 00011 10001 00001 00011 11001 01110 11111 10101 01101 00001 圖 48 信息時延四個碼元與“ B”碼合路序列 AMI 碼編碼波形 由圖 48 可知，信息時延四個碼元與“ B”碼合路序列的 AMI 編碼波形（采用雙極性歸零碼型）對應(yīng)的序列是： 0 0 0 0 0 +1 1 +1 0 0 0 0 1 +1 0 1 0 +1 1 0 0 0 +1 0 1 0 +1 0 1 +1 0 0 1 0 0 +1 0 1 0 0 +1 0 0 0 0 1 +1 1 0 0 0 0 0 +1 1 +1 0 0 0 1 0 0 0 0 +1 0 0 0 1 +1 1 +1 0 0 1 0 +1 1 +1 0 1 +1 1 +1 1 +1 0 1 0 +1 0 1 +1 0 1 0 0 0 0 +1 容易驗證，信息序列時延四個碼元后與“ B”碼序列合路后序列的 AMI 碼編碼序列中，“ 0”碼未變，“ 1”碼交替編為“ +1”、“ 1”。根據(jù) AMI 碼的編碼規(guī)則，編碼正確。對“ V”序列進行 AMI 編碼的過程 與 此相同，在此不做單獨分析。需要說明的是，信息序列時延四個碼元后與“ B”碼序列合路后序列和“ V”碼序列在進行 AMI 碼編碼時都 21 默認第一個 傳號 編碼 為 “ +1” ， 以保證后續(xù) 合路 的正確性 。 圖 49 時延四個碼元的信息序列波形 由圖 49 可知，時延四個碼元的信息序列波形對應(yīng)的二進制序列是： 00000 11000 00110 10100 00101 01011 00100 10100 10000 11100 00011 00001 00000 00011 11001 01110 11111 10101 01101 00001 圖 410 HDB3 碼編碼輸出序列波形（雙極性歸零碼） 由圖 410 可知， HDB3 碼編碼序列波形對應(yīng)的序 列是： 0 0 0 0 0 +1 1 +1 0 0 +1 0 1 +1 0 1 0 +1 1 0 0 1 +1 0 1 0 +1 0 1 +1 0 0 1 0 0 +1 0 1 0 0 +1 0 0 0 +1 1 +1 1 0 0 0 1 0 +1 1 +1 0 0 +1 1 0 0 0 1 +1 0 0 +1 1 +1 1 +1 0 0 1 0 +1 1 +1 0 1 +1 1 +1 1 +1 0 1 0 +1 0 1 +1 0 1 0 0 0 1 +1 檢查 HDB3 碼編碼的正確性時可從以下兩點考慮： （ 1）檢查“ V”符號。是否每四個連“ 0”串的第四個“ 0”換成“ V”符號；“ V”符號的極性是否與前一非 0 符號同極性；相鄰“ V”符號的極性應(yīng)符合交替反轉(zhuǎn)規(guī)律。 （ 2）將已編 HDB3 碼中的“ V”符號暫時取下，然后觀察剩下碼字（含“ B”符號）是否符合正負極性交替規(guī)律。 根據(jù)這兩點，觀察仿真圖并分析波形所表示出的信息序列與 HDB3 碼可知，仿真輸出的 HDB3 碼符合編碼規(guī)則。 從時域波形圖來看， HDB3 編碼采用的 雙極性歸零碼 本身 攜帶有定時信息，在接受 22 端很容易提 取時鐘信號； 而信源采用的單 極性不歸零碼 不存在這一優(yōu)勢。從頻譜來看，單極性不歸零碼的頻譜，主瓣寬度等于二進制碼流的比特速率（記作 Rb），存在直流分量和低頻分量，不適合長距離傳輸；雙極性歸零的 HDB3 碼由于相鄰碼元之間引入了相關(guān)性，改善了頻譜結(jié)構(gòu)，但主瓣寬度仍為 Rb，無直流分量，少低頻分量，適合長距離傳輸。兩種碼型的頻譜圖如下所示。 圖 411 單極性不歸零的信源序列的頻譜圖 圖 412 雙極性歸零的 HDB3 碼的頻譜圖 總而言之， HDB3 碼編碼采用雙極性歸零碼型，不但消除了直流分量 ，而且為接收端從時域提取定時信號提供的方便，具有很好的實用價值。 譯碼器部分 譯碼器電路 基于 SystemView 仿真系統(tǒng)構(gòu)建譯碼器電路圖如 圖 412 所示。仿真過程中的關(guān)鍵圖符參數(shù)設(shè)置如表 42 所示。 23 圖 412 譯碼器仿真電路圖 表 42 HDB3 碼譯碼仿真關(guān)鍵圖符參數(shù) 圖符編號 庫 /圖符名稱 參數(shù)設(shè)置 6 7 10 131 Source： Step Fct Amp=1V 7 110 Source： Pulse Train Amp=1V， Freq=1000Hz， Pulse Width= 6 71 Operator： Compare Select Comparison： ab， True Output=1V 70 Operator： Compare Select Comparison： ab， True Output=1V 62 Logic： OneShot Threshold=，