【文章內(nèi)容簡介】 01（MC34115）芯片的第13引腳，即接收數(shù)據(jù)輸入端。本系統(tǒng)因?yàn)槭亲g碼電路，故置低電平至U801（MC34115）的15引腳，使模擬輸入運(yùn)算放大器與移位寄存器斷開，而數(shù)字輸入運(yùn)算放大器與移位寄存器接通，這樣，接收數(shù)據(jù)信碼經(jīng)過數(shù)字輸入運(yùn)算放大器整形后送到移位寄存器，后面的工作過程與編碼時(shí)相同，只是解調(diào)信號(hào)不再送回第2引腳（ANF端），而是直接送入后面的積分網(wǎng)絡(luò)中，再通過接收通道低通濾波電路濾去高頻量化噪聲，然后送出話音信號(hào)，推動(dòng)喇叭。圖55是增量調(diào)制譯碼電路結(jié)構(gòu)方框圖。 雖然增量調(diào)制系統(tǒng)的話音質(zhì)量不如脈沖編碼調(diào)制PCM數(shù)字系統(tǒng)的音質(zhì)，但是由于增量調(diào)制電路比較簡單，能從較低的數(shù)碼率進(jìn)行編碼，通常為16～32kbit/s,在用于單路數(shù)字電話通信時(shí)，不需要收發(fā)端同步，故增量調(diào)制系統(tǒng)仍然廣泛應(yīng)用于數(shù)字話音通信系統(tǒng)中，如應(yīng)用在傳輸數(shù)碼率的軍事，野外及保密數(shù)字電話等方面，在軍隊(duì)系統(tǒng)中的數(shù)字衛(wèi)星通信地面站設(shè)備中，其終端部分的話音編碼就是應(yīng)用的這種大規(guī)模集成電路MC3417，MC3418的連續(xù)可變斜率增量調(diào)制方式。圖55 增量調(diào)制系統(tǒng)譯碼器電路結(jié)構(gòu)方框圖三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法(一) 增量調(diào)制的編碼實(shí)驗(yàn)（M）編碼實(shí)驗(yàn)詳細(xì)內(nèi)容具體如下：（1）用CPLD產(chǎn)生的信號(hào)加到增量調(diào)制電路中，測量TP201～TP205各點(diǎn)波形，并畫出波形。（2）用外加信號(hào)源輸入音頻信號(hào)，保持f = 800Hz不變，改變信號(hào)幅度再重復(fù)觀測TP201～TP205各點(diǎn)波形。，改變信號(hào)的頻率再逐點(diǎn)觀測TP201～TP205各點(diǎn)波形。，保持f = 800Hz不變，幅度也保持不變，而改變工作時(shí)鐘頻率，即由開關(guān)K201來選擇時(shí)鐘信號(hào)，即： 1腳與2腳相連為64KHz；3腳與4腳相連為64KHz； 5腳與6腳相連為64KHz；6腳與7腳相連為64KHz； 再觀測TP201～TP205各點(diǎn)波形，如圖5－6所示。并分析測試結(jié)果。同時(shí)要注意時(shí)間相位關(guān)系。圖56 增量調(diào)制編碼電路波形圖（二） 增量調(diào)制的譯碼實(shí)驗(yàn)：（M）譯碼實(shí)驗(yàn) M 系統(tǒng)性能比較實(shí)驗(yàn)詳細(xì)內(nèi)容具體說明如下：（1）輸入一音頻信號(hào)，頻率為800Hz，幅度在2V左右，使發(fā)端的編碼器正常工作，用示波器測量該增量調(diào)制系統(tǒng)譯碼器電路TP801～TP803各測量點(diǎn)波形。并作記錄，注意相位關(guān)系。 （2）在上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）中，保持輸入信號(hào)的頻率不變，而改變輸入信號(hào)的幅度，再測量TP801～TP803各點(diǎn)波形。并能識(shí)別正常編碼，起始編碼與過載編碼時(shí)的波形。 （1）單音頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通信實(shí)驗(yàn)，取音頻信號(hào)頻率為1KHz。 （2）單音頻信號(hào)的高、低音進(jìn)行實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通信實(shí)驗(yàn)，即在音頻信號(hào)的高低兩端，取頻率點(diǎn)分別為300Hz、3400Hz ， 分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（3）輸入模擬電話或音樂信號(hào)或從S107輸入外加模擬信號(hào)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通信實(shí)驗(yàn)，在接收端，譯碼電路的輸出端插座 K102接入喇叭，即可放出廣播信號(hào)或音樂信號(hào)進(jìn)行收發(fā)通話， 接收端輸出語音幅度可能被放大，也可能被減小，幅度可由通信話路終端接收濾波器電路中的電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。如圖57所示。 圖57 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通信電路四、實(shí)驗(yàn)儀器① 通信原理實(shí)驗(yàn)箱 ②100MHZ數(shù)字示波器③ 頻率計(jì) 五、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) ，跳線開關(guān)接通設(shè)置：K201的12或K201的23或K201的45或K201的56。 ，必須使DM編碼實(shí)驗(yàn)工作正常。解調(diào)工作時(shí)鐘應(yīng)與調(diào)制工作時(shí)鐘一致。因此，單獨(dú)調(diào)制時(shí)可有四種工作時(shí)鐘可選；解調(diào)時(shí)，只有三種工作時(shí)鐘可選。 。六、 測量點(diǎn)說明 TP201：輸入300～3400Hz的正弦波（J106選擇）。若幅度過大，則被限幅電路限幅成方波了，因此信號(hào)波形幅度盡量小一些，方法是，可改變外部信號(hào)源的幅度大小，或調(diào)節(jié)電位器 W108。 TP202：增量調(diào)制編碼電路的本地譯碼信號(hào)輸出波形。其輸出波形與TP201相近似，但它的上升斜率和下降斜率不同。 TP203：增量調(diào)制編碼電路的工作時(shí)鐘輸入波形，工作頻率為64KHz或32KHz或16KHz或8KHz，它由開關(guān)K201的選擇來決定時(shí)鐘信號(hào)：1腳與2腳相連為64KHz；2腳與3腳相連為32KHz；5腳與6腳相連為16KHz；6腳與7腳相連為 8KHz； TP204：一致脈沖信號(hào)輸出波形，它隨輸入信號(hào)波形的變化而變化。 TP205：增量調(diào)制編碼電路的數(shù)字信號(hào)輸出波形。 TP801：增量調(diào)制譯碼電路的工作時(shí)鐘輸入波形，工作頻率為64KHz或32KHz或16KHz，它由開關(guān)K801的選擇來決定：1腳與2腳相連為64KHz時(shí)鐘信號(hào)2腳與3腳相連為32KHz時(shí)鐘信號(hào)5腳與6腳相連為16KHz時(shí)鐘信號(hào)6腳與7腳相連為來自PSK再生時(shí)鐘32KHz的時(shí)鐘信號(hào)波形同TP205，即：TP801 = TP205 TP802：增量調(diào)制譯碼電路的數(shù)字信號(hào)輸入波形。 開關(guān)J801的作用：1端與2端相連，增量調(diào)制編碼電路的數(shù)字信號(hào)輸出波形，即：TP802 = TP2055端與6端相連，來自PSK解調(diào)電路的解調(diào)數(shù)字基帶信碼 TP803：增量調(diào)制譯碼電路的本地譯碼電路模擬信號(hào)輸出波形。 其輸出波形與TP202相近似，即經(jīng)過二次積分網(wǎng)絡(luò)后輸出的波形。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 分析增量調(diào)制與解調(diào)的基本工作原理，敘述其工作過程。2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)測試記錄，在坐標(biāo)紙上畫出各測試點(diǎn)的波形圖，并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。，并分析誤差的主要原因。實(shí)驗(yàn)六 脈沖編碼調(diào)制(PCM)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（PCM）及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)—、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 。 、譯碼專用集成芯片的功能和使用方法。 。二、 實(shí)驗(yàn)電路工作原理（一） PCM基本工作原理 脈沖調(diào)制就是把一個(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)后在信道中傳輸。脈碼調(diào)制就是對模擬信號(hào)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(hào)進(jìn)行周期性掃描，把時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)變成時(shí)間上離散的信號(hào)。該模擬信號(hào)經(jīng)過抽樣后還應(yīng)當(dāng)包含原信號(hào)中所有信息，也就是說能無失真的恢復(fù)原模擬信號(hào)。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(gè)模擬信號(hào)經(jīng)過抽樣量化后，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)制碼組來表示每一個(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(hào)的數(shù)字通信方式。 PCM的原理如圖61所示。話音信號(hào)先經(jīng)防混疊低通濾波器，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6—2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m律。A律PCM用于歐洲和我國，m律用于北美和日本。它們的編碼規(guī)律如圖63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 圖61 PCM的原理框圖圖62 A律與m律的壓縮特性圖63 PCM編碼方式示符號(hào)位，Bit6～0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m律壓縮數(shù)據(jù)格式，它是由（1）的Bit6～0反相而得到，通常為避免00000000碼出現(xiàn)，將其變成零抑制碼00000010。對壓縮器而言，其輸入輸出歸一化特性表示式為:A律: μ律: (二)PCM編譯碼電路TP3067芯片介紹 模擬信號(hào)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64(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A→D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(hào)，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μ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 30\32路系統(tǒng)中，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A→D控制電路來決定的，而在其它時(shí)隙時(shí)編碼器是沒有輸出的，即對一個(gè)單路編譯碼器來說，它在一個(gè)PCM幀里只在一個(gè)由它自己的A→D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控制的，編譯碼器的發(fā)送時(shí)序由A→D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125μS，這樣，每來一個(gè)FSx，其Codec就輸出一個(gè)PCM碼，每來一個(gè)FSr，其Codec就從外部輸入一個(gè)PCM碼。 圖64(b)是PCM的譯碼電路方框圖，工作過程同圖64(a)相反，因此就不再討論了。 圖64（a） A→D 電路 圖64（b） D→A 電路 （a） A→D電路 (b) D→A電路圖64 A/D及D/A 電路框圖 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(gè)芯片上，它的框圖見圖6－5所示。該器件為TP3067。圖66是它的管腳排列圖。 圖65 TP3067邏輯方框圖符號(hào) 功 能VPO+ 接收功率放大器的同相輸出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 = +5V士5%FSR 接收幀同步脈沖，F(xiàn)SR為8kHz脈沖序列。DR BCLKR\CLKSEL 在FSR的前沿后把數(shù)據(jù)移入DR的位時(shí)鐘。MCLKR\PDN 接收主時(shí)鐘，、. 圖66 TP3067管腳排列圖 MCLKX 發(fā)送主時(shí)鐘，，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，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 177。 5% 。， FSR、FSX的幀同步信號(hào)為8KHz窄脈沖，圖67是短幀同步定時(shí)波形圖，圖68是時(shí)鐘電路測量點(diǎn)波形圖，圖69是它的電原理圖，圖610是PCM 編譯碼電路的波形圖。 在本實(shí)驗(yàn)中選擇A律變換，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(gè)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67 短幀同步定時(shí) 圖68 PCM編譯碼工作時(shí)鐘各測量點(diǎn)波形圖圖6－9 PCM電路電原理圖 圖