脈沖編碼調(diào)制(PCM)實(shí)驗(yàn)

1、  了解語(yǔ)音信號(hào)編譯碼的工作原理；

2、  驗(yàn)證PCM編譯碼原理；

3、  初步了解PCM專用大規(guī)模集成電路的工作原理和應(yīng)用；

4、了解語(yǔ)音信號(hào)數(shù)字化技術(shù)的主要指標(biāo)及測(cè)試方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理及電路說(shuō)明

PCM編譯碼系統(tǒng)由定時(shí)部分和PCM編譯碼器構(gòu)成，電路原理圖如圖3.1所示（位于本章后）。

1、PCM編譯碼

為適應(yīng)語(yǔ)音信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，實(shí)用的PCM編譯碼必須是非線性的。目前，國(guó)際上采用的均是折線近似的對(duì)數(shù)壓擴(kuò)特性。ITU－T的建議規(guī)定以13段件線近似的A律（A＝87.56）和15段折線近似的μ律（μ＝255）作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

2、PCM編譯碼器

鑒于我國(guó)國(guó)內(nèi)采用的是A律量化特性，因此本實(shí)驗(yàn)采用TP3067專用大規(guī)模集成電路，它是CMOS工藝制造的單片PCM A律編譯器，并且片內(nèi)帶輸入/輸出話路濾波器。

3、定時(shí)部分

TP3067編譯碼器所需的定時(shí)脈沖均由定時(shí)部分提供。這里只需要主時(shí)鐘2.048MHZ和8KHZ幀定時(shí)信號(hào)。

為了簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的編譯碼部分共用一個(gè)定時(shí)源，以確保發(fā)收時(shí)隙的同步。在實(shí)際的PCM數(shù)字電話設(shè)備中，必須有一個(gè)同步系統(tǒng)來(lái)保證發(fā)收同步的。

三、實(shí)驗(yàn)儀器

雙蹤同步示波器　　　　　　　一臺(tái)

數(shù)字頻率計(jì)　　　　　　　　　一臺(tái)

低頻信號(hào)發(fā)生器　　　　　　　一臺(tái)

毫伏表　　　　　　　　　　　一臺(tái)

直流穩(wěn)壓電源　　　　　　　　一臺(tái)

PCM實(shí)驗(yàn)箱　　　　　　　　　一臺(tái)

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在實(shí)驗(yàn)箱中使用了7805和7905芯片來(lái)保護(hù)實(shí)驗(yàn)板電子元器件，電路板上標(biāo)著+5，-5V的電源輸入端應(yīng)輸入+7V，-7V的電源。

1、時(shí)鐘部分

主振頻率為4096KHZ，經(jīng)分頻后得到2048KHZ的位定時(shí)和128KHZ的定時(shí)，再經(jīng)分頻分相后得到8KHZ的主同步時(shí)鐘和幀時(shí)鐘，用示波器在測(cè)試點(diǎn)1觀察主振波形，用頻率計(jì)測(cè)量其頻率。同樣在測(cè)試點(diǎn)2、3和4觀察并測(cè)量其它時(shí)鐘信號(hào)。

2、  PCM編譯碼器

音頻信號(hào)從測(cè)試點(diǎn)5′∽5（其中5為GND）輸入，在測(cè)試點(diǎn)可觀察到PCM編碼輸出的碼流。連接測(cè)試孔6-7，則在測(cè)試點(diǎn)8可觀察到經(jīng)譯碼和經(jīng)過低通濾波器恢復(fù)出的音頻信號(hào)。

3、系統(tǒng)性能測(cè)試

系統(tǒng)性能測(cè)試有三項(xiàng)指標(biāo)，即：動(dòng)態(tài)范圍、信噪比特性和頻率特性。

1）動(dòng)態(tài)范圍

在滿足一定信噪比（S/N）條件下，編譯碼系統(tǒng)所對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)的幅度范圍定義為動(dòng)態(tài)范圍，通常規(guī)定音頻信號(hào)頻率為800HZ（或1000HZ），動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)大于ITU－T建議的框架（樣板值）。PCM編譯碼器允許輸入信號(hào)的最大幅度為4.36V，為了確保器件的安全使用，本實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行動(dòng)態(tài)范圍這一指標(biāo)測(cè)試時(shí)，不再對(duì)輸入信號(hào)的臨界過載進(jìn)行驗(yàn)證。取輸入信號(hào)的最大幅度為5 Vp-p（注意：信號(hào)要由小至大調(diào)節(jié)），觀察此時(shí)的波形，然后逐漸減小輸入信號(hào)幅度，觀察波形失真變化規(guī)律。

2）信噪比特性

在上一項(xiàng)測(cè)試中選擇出最佳電平（S/N最高），在此電平下觀察不同頻率下的輸出波形，并找出其失真變化的規(guī)律。

3)頻率特性

選擇一合適的輸入電平，改變輸入信號(hào)的頻率，在測(cè)試點(diǎn)8處逐頻率點(diǎn)測(cè)出譯碼輸出信號(hào)的電壓值。

五 實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、整理實(shí)驗(yàn)記錄，畫出相應(yīng)的曲線和波形。

2、PCM編譯碼系統(tǒng)由哪些部分構(gòu)成？各部分的作用是什么？

3、對(duì)PCM和ΔM系統(tǒng)的系統(tǒng)性能進(jìn)行比較，總結(jié)它們各自的特點(diǎn)。

4、在實(shí)際的通信系統(tǒng)中收端（譯碼）部分的定時(shí)信號(hào)是怎樣獲取的？

5、對(duì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)有什么建議？