云南师范大学通信原理实验05脉冲编码调制和调解PCM.docx
- 文档编号:11070298
- 上传时间:2023-02-24
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:6.42MB
云南师范大学通信原理实验05脉冲编码调制和调解PCM.docx
《云南师范大学通信原理实验05脉冲编码调制和调解PCM.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《云南师范大学通信原理实验05脉冲编码调制和调解PCM.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
云南师范大学通信原理实验05脉冲编码调制和调解PCM
本科学生实验报告
云南师范大学教务处编印
一、实验设计方案
实验序号
实验5
实验名称
脉冲编码调制与调解PCM
实验时间
2014-4-11
实验室
云南师范大学同析3栋通信原理实验室
1、实验目的
1.1掌握脉冲编码调制与解调的基本原理。
1.2定量分析并掌握模拟信号按照13折线A律特性编成八位码的方法。
1.3通过了解大规模集成电路TP3067的功能与使用方法,进一步掌握PCM通信系统的工作流程。
2、实验内容
2.1观察脉冲编码调制与解调的整个变换过程,分析PCM调制信号与基带模拟信号之间的关系,掌握其基本原理。
2.2定量分析不同幅度的基带模拟正弦信号按照13折线A律特性编成的八位码,并掌握该编码方法。
3、实验仪器及实物图
3.1信号源模块(一块),如下图;
图一信号源实物图
其中信号源中的主要器件有:
1CPLD:
ALTERMAXEPM3256ATC144-10,该器件是Altera公司的MAX3000系列CPID,其特点如下:
●高性能,低功耗CMOSEEPOM技术
●遵循IEEESTD.1149.1JOINTTESTACTIONGROUP(JTAG)增强的ISP功能
●高密度可编程逻辑器件,5000可用门
●4.5-nspintopin延时,最高频率227.3Mhz
●I/O接口支持5V、3.3V和2.5V等多种电平,实物图如下:
2存储器:
ATMELAT28C64B
●ATMEL(爱特梅尔)AT28C64是一种采用NMOS、CMOS工艺制成的8K×8位28引脚的可用碘擦除可编程只读存储器。
●其读写像SRAM操作一样,不需要外加任何元器件,读访问速度可为45ns-450ns,在写入之前自动擦除,有部分芯片具有两种写入方式,一种像28(C)17一样的字节写入方式,还有另一种页写入方式,AT28C64的也寄存器为64B。
●ATMEL并行节后EEPROM程序储存器芯片AT28C64采用单一电源+5V±0,1V,低功耗工作电流30mA,备用状态时只有100pA出,与TTL电平兼容。
●一般商业品工作温度范围为0-70℃,工业品为-40-+85℃。
实物图如下:
3MCU:
ATMELAT89S51
AT89S51-24PC单片机,最高工作频率24M,供电电压范围4.0-5.5V,40脚DIP封装,片内4K字节的FLASH程序存储器,128字节的片内ram,2个定时器、计数器,6个中断源等。
实物图如上:
3.220M双综示波器(一台),如下图:
3.3连接线(若干),如下图:
3.4模拟信号数字化模块,如下图:
模拟信号数字化模块:
(1)PCM编解码器:
TP3067数字信号处理芯片
TP3067芯片作为PCM编解码器,它把编解码器(Codec)和滤波器(Filter)集成在一个芯片上,其功能和原理说明如下。
(B)TP3067芯片管脚功能介绍
(1)VPO+;接收功率放大器的非倒相输出端。
(2)GNDA,模拟地端,所有信号均以该引脚为参考点。
(3)WO-;接收功率放大器的倒相输出端。
(4)VPI:
接收功率放大器的倒相输入端。
(5)VFRO;接收滤波器的模拟输出端。
(6)Vcc:
正电源引脚,Vcc=+5V±5%。
(7)FSR:
接收帧同步脉冲,它启动BCLKR,于是PCM数据移入DR,FSR为8KHz脉冲序列。
(8)DR:
接收数据帧输入。
PCM数据随着FSR前沿移入DR。
(9)BCLKR/CLKSEL:
在FSR的前沿把输入移入DR时位时钟,其频率可以从64KHz至2.048MHz。
另一方而它也可能是一个逻辑输入,以此为在同步模式中的主时钟选择频率1.536MHz、1.544Mhz或2.048Zhz,BCLKR用在发送和接收两个方向。
(10)MCLKR/PDN:
接收主时钟,其频率可以为1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz。
他允许与MCLKx异步,但为了取得最佳性能应当与MCLKx同步,当MCLKR连续连在低电位时,MCLKx被选用为所有内部定时,当MCLKR连续工作在高电位时,器件就处于掉电模式。
(11)MCLKx:
发送主时钟,其频率可以是1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz,允许与MCLKR异步,同步工作能实现最佳性能。
(12)BCLKx:
把PCn数据从Dx上移出的位时钟,其频率可以从64KHz至48MHz,但必须与MCLKx同步。
(13)Dx:
由FSx启动的三态PCM数据输出。
(14)FSx,发送帧同步脉冲输入,它启动BCLKx并使Dx上PCM数据移出到Dx上。
(15)TS开漏输出。
在编码器时隙内为低脉冲。
(C)TP3067芯片的功能说明
在同步工作中,对于发送和接收两个方向应当用相同的主时钟和位时钟,在这一模式中,MCLKx上必须有时钟信号在起作用,而MCLKR/PDN引脚则起了掉电控制作用。
MCLKR/PDN上的低电平使器什上电,而高电平则使器件掉电。
这两种情况中,不论发送或接收方向,MCLKx都用作为主时钟输入,位时钟也必须作用在MCLKx上,对于频率为l-536MHz、1.544MHz或2.048MHz的主时钟,BCLKR/CLKCEL可用来选择合适的内部分频器,在1.544MHz上作状态下,本器件可自动补偿每帧内的第193个时钟脉冲。
当BCLKR/CLKSEL引脚上的电平固定时,BCLKx将被选为发送和接收方向兼用的位时钟。
表8-1说明可选用的工作频率,其值视BCLKx/CLKSEL的状态而定。
在同步模式中,位时钟BCLKx可以从64KHz变至2.048MHz,但必须与MCLKx同步。
每一个FSx脉冲标志着编码周期的开始,而在BCLKx的正沿上,从前一个编码周期来的PCM数据从已启动的Dx输出中移出。
在8个时钟周期后,三态Dx输出恢复到高阻抗状态。
随着FSR脉冲来临,依赖BCLKx(或在运行中的BCLKR)负沿上的DR输入,PCM数据被锁定,FSx和FSR必须与MCLKx或CLKR同步。
(2)多功能ADPCM编码解码器:
M75OL-01
M757OL-01为多功能ADPCM编解码器,其具体功能参见PDF文档。
(3)可编程逻辑器件:
ALTREAEPM3032A
详见3000A系列可编程逻辑器件的PDF文档。
5、实验方法步骤及注意事项
5.1将信号源模块、模拟信号数字化模块小心地同定在主机箱中,确保电源接触良好。
5.2插上电源线,扣开主机箱右侧的交流开关,再分别按F两个模块中的开关POWERI、POWER2,对应的发光二极管LED01、LED02发光,按一下信号源模块的复位键,两个模块均开始工作。
(注意,此处只足验证通电是否成功,在实验中均是先连线,后扣升电源做实验,不要带电连线)。
5.3对任意频率、幅度的模拟正弦信号脉冲编码调制与解调实验
(1)将信号源模块中BCD码分频值(拨码开关SW04、SW05)设置为000000和OOOOOOl(分频后“BS”端输出频率即为基频2.048MHz),模拟信号数字化模块中拨码开关SI设置为0000,“编码幅度”电位器逆时针旋转到顶。
(2)信号源模块产生一频率为2KHz,峰一峰值约为2V的正弦模拟信号,由“模拟输出”端送入到模拟信号数字化模块的"S-IN”端,再分别连接信号源模块的信号输出端“64K”、“8K”、“BS”与模拟信号数字化模块的信号输入端“CLKB-IN、“FRAMEB-IN”、“2048K-lN”。
开电,观察“PCMB-OUT”端PCM编码。
(因为是对随机信号进行编码,所以建议使用数字存储示波器观察。
)
(3)断电,分别连接模拟信号数字化模块上编译码时钟信号“CLKB-IN”和“CLK2-IN”,帧同步信号“FRAMEB-lN”和“FRANIE2-IN”,PCM编译码信号输出点“PCMB-OUT”和信号输入点“PCM2-IN”。
开电,观察并比较基带模拟信号“S-IN”和解调信号“JPCM”。
(4)改变正弦模拟信号的幅度及频率,观察PCM编码信号和解调信号随之的波形变化情况,同时注意观察满载和过载时的脉冲幅度和解调信号波形,超过音频信号频带范围时的解调信号波形。
(应可观察到,当输入TF弦波信号幅度大于5v时,解调信号中带有明显的噪声;当输入正弦波的频率人于3400Hz或小于300Hz时,因为TP3067集成芯片主要针对音频信号,芯片内部输入端有一个带通滤波器滤除带外信号,所以解调信号的幅度将逐渐减小为零。
)
5.4用模拟示波器定量观察PCM八位编码实验
注:
该模块电路使用同一时钟源产生所有的时钟信号及频率固定、幅度可调的基带信号,故而可用模拟示波器同步观察PCM编译码过程。
(l)断电,拆除所有信号连线,将拨码丌关Sl设置为1111。
(2)开电,观察2KHz基带信号“S-IN2”、8KHz帧同步信号“FRAMEB-lN”
、64KHz编码时钟信号“CLKB-IN”与PCM编码信号“PCMB-OUT”的波形。
(这里建议用8KHz帧同步信号与PCM编码信号同时观察,侮四帧为一个周期编码。
)调节“编码幅度”电位器,分析PCM八位编码中极性码、段落码与段内码的码型随基带信号幅值大小变化而变化的情况。
(3)断电,分别连接信号点“CLKB-IN”和“CLK2-1N”,“FRAMEB-lN”和“FRAME2-IN”,PCMB-OUT”和“PCM2-IN”。
开电,观察并比较基带模拟信号“S-IN2”和解调信号“JPCM”。
注:
实验完后务必将拨码开关SI秉新设置为0000。
二.实验过程
1、实验现象及结果
①按照步骤一的连接好实验实物,如图:
测得PCM编码信号(PCMB-OT)的波形如下:
与上路帧同步信号对比波形为:
两者比较波形如下:
其中上路系带模拟信号(S-IN)与下路PCM解调信号(JPCM)波形如下:
课后总结及思考:
1、TP3067PCM编码器输出的PCM码的速率是多少?
在本实验中,为什么要给TP3067提供2.048MHz的时钟?
答:
TP3067PCM编码器输出的PCM码的速率是64Kb/S,属于国际标准。
由PCM帧结构知,l帧共有32路时隙,每路时隙8bit,每秒有8000帧,故30/32路PCM基群的码率为:
8000*32*8=2.048Mb/s,即TP3067提供的PCM编译码电路的时钟频率。
2、在脉码调制中,选用折叠二进码为什么比选用自然二进码好?
答:
采用折叠二进码可以大为简化编码的过程,而且在传输过程中如果出现误码,对小信号的影响较小,有利于减小平均量化噪声。
3、脉冲编码调制系统的输出信噪比与哪些因素有关?
答:
均匀量化器的输出信号量噪比为S/Nq=M2。
对于PCM系统,解码器中具有这个信号量噪比的信号还要通过低通滤波器。
用N位二进制码进行编码时,上式可写为S/Nq=22N。
这表明,PCM系统的输出信号蓐噪比仅和编码位数N有关,且随N按指数规律增大。
对于一个频带限制在f的低通信号,按抽样定理,有S/Nq=22(B/f),即PCM系统的输出信号晕噪比随系统的带宽B按指数规律增长。
教师评语及评分:
签名:
年月日
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 云南 师范大学 通信 原理 实验 05 脉冲 编码 调制 调解 PCM
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)