增量调制与解调实验.docVIP

增量调制与解调实验 一、实验目的 1、掌握增量调制编码的基本原理，并理解实验电路的工作过程。 2、了解用不同速率时钟编码时的输出波形。 3、理解连续可变斜率增量调制系统的电路组成与基本工作原理。 4、熟悉增量调制系统在不同工作频率、不同信号频率和不同信号幅度下跟踪输入信号的情况。 5、掌握增量调制信号的频谱特性。 二、实验内容 1、观察增量调制编码各点处的波形并记录下来。 2、观察增量调制译码各点处的波形并记录下来。 3、观察增量调制信号的频谱。 三、实验器材 1、模拟信号数字化模块 1块 2、信号源模块 1块 3、20M双踪示波器 1台 4、连接线 若干 四、实验原理 增量调制简称为△M ，它是继PCM后出现的又一种模拟信号数字化方法。近年来在高速超大规模集成电路中用作转换器。增量调制获得应用的主要原因是： 1、在比特率较低时，增量调制的量化信噪比高于PCM； 2、增量调制的抗误码性能好。能工作于误比特率为10-2～10-3的信道，而PCM则要求误比特率为10-4～10-6； 3、增量调制的编译码器比PCM简单。 4.1、△M系统组成框图 一个简单的△M系统组成如下图所示。它由相减器、判决器、本地译码器、积分器、抽样脉冲产生器及低通滤波器组成。本地译码器实际为一脉冲发生器和积分器，它与接收端的译码器完全相同。 4.2、△M系统工作过程 其工作过程如下：消息信号与来自积分器的信号相减后得到量化误差信号。如果在抽样时刻，判决器（比较器）输出则为“1”；反之则为“0”。判决器输出一方面作为编码信号经信道送往接收端，另一方面又送往编码器内部的脉冲发生器：“1”产生一个正脉冲，“0”产生一个负脉冲，积分后得到。由于与接收端译码器中积分输出信号是一致的，因此常称为本地译码信号。接收端译码器与发送端编码器中本地译码部分完全相同，只是积分器输出再经过一个低通滤波器，以滤除高频分量。 4.3、MC34115的功能概述 数字压扩△M单片集成电路的组成部分和功能基本相同，都是用作数字压扩增量调制的话音调制/解调器(有时也称编码器/解码器)。它们都是采用线形双极性与集成注入逻辑TTL兼容的集成电路制造工艺所制作而成的。它们的主要区别是数字检测算法不同和温度不同。MC3417、MC3517、MC34115采用的是三连“1”码、三连“0”码数字检测算法；MC3418、MC3518采用的是四连“1”码、四连“0”码数字检测算法；MC3417、MC3418工作温度为0～+70℃，适用于民用产品，MC3517、MC3518、MC34115工作温度为-55℃～+70℃，适用于军品。 本实验模块中的电路采用三连“0”、三连“1”压扩检测算法的连续可变斜率增量调制器，其核心部分是MC34115大规模集成电路，△M编解码原理可参考相关通信教材，MC34115芯片功能参考相关资料。 4.4、调制电路工作原理 音频模拟信号由“S-IN”点输入，经过耦合电容E304至MC34115的模拟信号输入端1脚。U301（MC34115）的第15脚接高电平，使其工作在编码方式。此时芯片内的模拟输入运算放大器与移位寄存器接通，从1脚（ANI）输入的音频模拟信号与2脚（ANF）输入的本地解码信号相减并放大得到误差信号，然后根据该信号的极性编成数字信码，从第9脚（DOT）输出；该信码在芯片内经过三级或四级移位寄存器及检测电路，检测过去的3位或4位信码中是否出现连续的“1”或连续的“0”。当移位寄存器各级输出为全“1”码或全“0”码时，表明积分运算放大器增益过小，检测逻辑电路从第11脚（COIN端）输出负极性一致脉冲，经过外接平滑滤波器后得到量阶控制电压加到3脚（SYL端，由内部电路决定），GCC端电压与SYL端相同，这就相当于量阶控制电压加到GCC端，该端外接调节电位器W302，调节W302即可改变GCC端的输入电流，以此控制积分量阶的大小，从而改变环路增益，展宽动态范围。第4脚（GCC）的输入电流经电压/电流变换运算放大器，再经量阶极性控制开关送到积分运算放大器电路，极性开关由信码控制。外接积分网络与芯片内部积分运算放大器相连，在二次积分网络上得到本地解码信号送回ANF端与输入信号再进行比较，从而完成整个编码过程。在没有音频模拟信号输入时，话路是空闲状态，则编码器应能输出稳定的“1”、“0”交替码，这需要一个最小积分电流来实现，该电流可通过调节电位器增大阻值来获得。由于极性开关的失配，积分运算放大器与模拟运算放大器的电压失调，此电流不能太小，否则无法得到稳定的“1”、“0”交替码。该芯片总环