一、實驗目的
1．掌握增量調製編譯碼的基本原理，並理解實驗電路的工作過程；
2．掌握不同速率的編譯碼，以及低速率編譯碼時的輸出波形；
3．了解時鐘與函式訊號產生的方法；
4. 了解**撥號的雙音多頻技術。
二、實驗儀器
1．增量調製編譯碼模組，位號：d
2．時鐘與基帶資料產生器模組，位號:g
3．20m雙蹤示波器1臺
4．低頻訊號源1臺（選用）
5．頻率計1臺（選用）
6．訊號連線線3根
7．小平口螺絲刀1只
三、實驗原理
增量調製編碼每次取樣只編一位碼，這一位編碼不是表示訊號抽樣值的大小，而是表示抽樣幅度的增量，即採用一位二進位制數碼「1」或「0」來表示訊號在抽樣時刻的值相對於前乙個抽樣時刻的值是增大還在減小，增大則輸出「1」碼，減小則輸出「0」碼。輸出的「1」、「0」只是表示訊號相對於前乙個時刻的增減，不表示訊號的幅值。
mc34115是單片增量調製大規模積體電路晶元。其內部組成框圖分別如圖2-1所示， mc34115積體電路內部電路由下列八個部分組成：模擬輸入運算放大器、數字輸入運算放大器、v—i電壓/電流轉換運算放大器、積分運算放大器、斜率過載檢測電路、斜率極性控制電路、工作狀態選擇開關電路、vcc/2穩壓電源。
(1) 編碼電路工作過程
由圖4-1可知，音訊模擬輸入訊號由開關6p01連線進入，經過耦合至6u02（mc34115）的模擬訊號輸入端，第1引腳。其編碼、解碼工作方式由mc34115晶元的第15引腳的電平決定（高電平為編碼方式、低電平為解碼方式）。此時晶元內的模擬輸入運算放大器與移位暫存器接通，從第1引腳(ani)輸入的音訊模擬訊號與2腳(anf)輸入的本地解碼訊號相減並放大得到誤差訊號，然後根據該訊號極性編成資料信碼從第9引腳(dot)輸出。
該信碼在片內經過3級或4級移位暫存器及檢測邏輯電路。檢測過去的3位或4位信碼中是否為連續「1」或連續「0」的出現。一旦當移位暫存器各級輸出為全「1」碼或全「0」碼時，表明積分運算放大器增益過小，檢測邏輯電路從第11引腳(coin端)輸出負極性一致脈衝，經過外接音節平滑濾波器後得到量階控制電壓輸入到第3引腳(syl端)，由內部電路決定，gc端電壓與syl端相同，這相當於量階控制電壓加到第4引腳gc端。
該端外接調節電位器6w01，調節6w01為一固定電位，改變此電位器即可改變gc端的輸入電流，以此控制積分量階的大小，從而改變環路增益，展寬動態範圍。
第4引腳(gc)輸入電流經過v—i變換運算放大器，再經量階極性控制開關送到積分運算放大器，極性開關則由信碼控制。外接積分網路(由電阻、電容組成)與晶元內部積分運算放大器相連，在二次積分網路上得到本地解碼訊號送回anf端與輸入訊號再進行比較，以完成整個編碼過程。
該晶元的外圍輔助電路由三大部分組成:音節平滑濾波器電路、二次積分網路電路。
圖2-1 增量調製系統編解碼器內部方框圖
在沒有音訊模擬訊號輸入時，話路是空閒狀態，則編碼器應能輸出穩定的「1」、「0」交替碼，這需要一最小積分電流來實現，該電流可通過增大調節電位器來獲得。由於極性開關的失配，積分運算放大器與模擬輸入運算放大器的電壓失調，此電流不能太小，否則無法得到穩定的「l」、「0」交替碼。該晶元總環路失調電壓約為1.
5mv，所以量階可選擇為3mv。當本地積分時間常數1ms時，則最小積分電流取1oμa，就可得到穩定的「l」、「0」交替碼。如果輸出不要求有穩定的「l」、「0」交替碼，量階可減小到0.
lmv，而環路仍可正常工作。
(2) 解碼電路工作過程
連線6p03和7p01鉚孔，將發端送來的編碼資料訊號送到7u02(mc34115)晶元的第13引腳，即接收資料輸入端。對解碼電路，cpu**控制單元送出低電平至7u02 (mc34115)的15引腳，使模擬輸入運算放大器與移位暫存器斷開，而數字輸入運算放大器與移位暫存器接通。這樣，接收資料信碼經過數字輸入運算放大器接收後送到移位暫存器，後面的工作過程與編碼時相同，只是解調訊號不再送回第2引腳，而是直接送入後面的積分網路中，再通過低通濾波電路濾去高頻量化雜訊，然後送出話音訊號，話音訊號可連線至「接收端濾波放大模組」。
雖然增量調製系統的話音質量不如脈衝編碼調製pcm數字系統的音質，但是增量調製電路比較簡單，能以較低的數碼率進行編碼，通常為16～32kbit/s，而且在用於單路數字**通訊時，不需要收發端同步，故增量調製系統仍然廣泛應用於數字話音通訊系統中，如應用在傳輸數碼率較低的軍事，野外及保密數字**等方面。
(3) 模擬訊號源
模擬訊號源主要功能是產生頻率、幅度連續可調的正弦波、三角波、方波等函式訊號（非同步函式訊號），另外還提供與系統主時鐘同源的2khz正弦波訊號（同步正弦波訊號）。在實驗系統中，可利用它定性地觀察通訊話路的頻率特性。
1. 非同步函式訊號
它由整合函式發生器xr2206和一些外圍電路組成，xr2206晶元的技術資料可到網上搜尋得到。函式訊號型別由三檔開關k01選擇，型別分別為三角波、正弦波、方波等；峰峰值幅度範圍0～10v，可由w03調節；頻率範圍1khz～10khz，可由w02調節；直流電平可由w01調節。非同步函式訊號源結構示意圖，見圖2-2。
圖2-2 非同步函式訊號源結構示意圖
2. 同步正弦波訊號
它由2khz方波訊號源、低通濾波器和輸出放大電路三部分組成。
2khz方波訊號由「時鐘與基帶資料發生模組」分頻產生。u03及周邊的阻容網路組成乙個截止頻率為2khz的低通濾波器，用以濾除各次諧波,只輸出乙個2khz正弦波，在p04可測試其波形。用其作為pam、的音訊訊號源，其編碼資料可在普通模擬示波器上形成穩定的波形，便於實驗者觀測。
18w01用來改變輸出同步正弦波的幅度。同步訊號源結構示意圖，見圖2-3。
圖2-3 同步函式訊號源結構示意圖
3. 模擬**輸入電路
兩路使用者模擬**介面，圖2-4是其電路結構示意圖。j02a/ j02b是**機的水晶頭介面，u01是pbl38614專用**積體電路。它的工作原理是：
當對**機的送話器講話時，該話音訊號從pbl38614的tr對應的引腳輸入，經u01內部二四線轉換處理後從t端輸出。t端的模擬**輸出訊號經p05/ p07銅鉚孔送出，可作為語音頻號輸出用。
當接收對方的話音時，送入u01晶元r端的輸入訊號可由p06/p08銅鉚孔送入。此時，在**聽筒中即可聽到送入訊號的聲音。
圖2-4 使用者**結構示意圖
四、實驗設定
1. 模擬訊號源模組
k01：非同步函式訊號型別選擇，正弦波、三角波、方波。
w01：非同步函式訊號的直流電平調節，調節範圍至少為0～2v，視訊號幅度而定，一般調節為0v。
w02：非同步函式訊號的頻率調節，一般使用頻率值範圍為1～4khz。
w03：非同步函式訊號的幅度調節，一般使用峰峰值範圍為0～4v。
p03：非同步函式訊號的輸出連線鉚孔。
w04: 同步函式訊號的幅度調節，一般使用峰峰值範圍為0～4v。
p04：同步正弦波訊號的輸出連線鉚孔。
j02a：使用者**a的**水晶頭介面。
p05: 使用者**a語音頻號傳送輸出鉚孔。
p06: 使用者**a語音頻號接收輸入鉚孔。
j02b：使用者**b的**水晶頭介面。
p07: 使用者**b語音頻號傳送輸出鉚孔。
p08: 使用者**b語音頻號接收輸入鉚孔。
2.增量調製編譯碼模組
6w01：積分量階的大小控制電位器。
7w01：解碼輸出積分網路調整電位器。
4sw02：控制增量調製的編譯碼時鐘。設定為「00100」：
8k；設定為「00101」：16k；設定為「00110」：32k；設定為「00111」：
64k；另外，接收濾波器截止頻率預設為3.4khz。
6p01：模擬訊號輸入鉚孔。輸入300～3400hz的模擬訊號，若幅度過大，當訊號的實際斜率超過解碼器的最大跟蹤斜率時，本地解碼波形跟蹤不上訊號的變化，將造成過載雜訊。
因此訊號波形幅度盡量小一些。方法是：可改變相應訊號源輸出幅度的大小。
6tp01：增量調製編碼電路的本地解碼訊號（階梯波形）輸出測試點。波形不好可調節6w01電位器。
6tp02：一致脈衝訊號輸出測試點。它隨輸入訊號波形的變化而變化。
當編碼數碼訊號出現三個連0（或三個連1）時，一致脈衝訊號輸出負電平，直至連0（或連1）現象結束，返回正電平輸出。
6p02：增量調製編碼時鐘輸出鉚孔，工作頻率由撥碼器4sw02控制。
6p03：增量調製編碼電路輸出數字編碼訊號連線鉚孔。
7p01：增量調製解碼電路接收編碼訊號輸入鉚孔。
7p02：經過二次積分網路後的本地解碼波形輸出鉚孔，可調節7w01電位器。
五、實驗內容及步驟
1．在關閉系統電源的條件下，將「時鐘與基帶資料發生模組」、「增量調製編譯碼模組」，插到底板「g、d」號的位置插座上（具體位置可見底板右下角的「實驗模組位置分布表」）。注意模組插頭與底板插座的防呆口一致，模組位號與底板位號的一致。
2．如圖2-5，訊號連線線連線：p04、6p01；6p03、7p01；7p02、p14。注意連線鉚孔的箭頭指向，將輸出鉚孔連線輸入鉚孔。
3．開啟系統電源開關，底板的電源指示燈正常顯示。若電源指示燈顯示不正常，請立即關閉電源，查詢異常原因。
4．撥碼器4sw02設定「00110」，即增量調製的編譯碼時鐘為32khz。
5．「同步正弦波」上提供了頻率2khz的同步正弦波，幅度由w04電位器調節。滿足pcm輸入模擬訊號頻率在300～3400hz語音範圍內的要求，可用頻率計監測此點訊號頻率。
6．改變同步正弦波幅度，調整6w01電位器，觀察增量調製編碼端的本地解碼訊號。注意同時對比測量6p01和6tp01兩點波形，以階梯波形勻稱為佳。注意訊號源的幅度峰峰值2v左右即可。
7．對比測量6tp01和6p03兩點波形，觀察增量調製編碼資料。
8．對比測量6tp01和7p02兩點波形，調整解碼端7p02積分輸出階梯波形，與編碼端6tp01階梯波形相近為準。
9．測量p15濾波輸出波形，對比訊號源p04波形，是否有明顯失真（收端低通濾波器預設截止頻率為3.4khz，p14為濾波器輸入點）。
10．**模組接上**機，按住某個數字鍵不放，用示波器測試其發端波形；改用使用者**的語音頻號進行編碼傳輸，並還原後從喇叭**出來，試聽通訊效果。
11．撥碼器4sw02設定「00101」，即增量調製的編譯碼時鐘為16khz。
通訊驗指導書
該模組內各測試點的安排如下 1 tpd01 編碼輸入資料 256kbps 2 tpd02 256khz編碼輸入時鐘 256khz 3 tpd03 hdb3輸出 4 tpd04 hdb3輸出 5 tpd05 hdb3輸出 雙極性碼 6 tpd06 解碼輸入時鐘 256khz 7 tpd07 解碼輸出資...
通訊系統實驗指導書
1 了解通訊系統的一般模型及信源在整個通訊系統中的作用。2 掌握訊號源模組的使用方法。1 對應液晶屏顯示，觀測dds模擬信源輸出波形。2 觀測各路數字信源輸出。3 觀測正弦點頻信源輸出。4 模擬語音信源耳機接聽話筒語音頻號。1 訊號源模組一塊 2 帶話筒立體聲耳機一副 3 20m雙蹤示波器一台 1 ...
《通訊原理》實驗指導書
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