3脉冲编码调制PCM实验报告-电子科技大学.DOC

实验十二 脉冲编码调制PCM实验 【实验目的】 加深对 PCM 编码过程的理解。 熟悉 PCM 编、译码专用集成芯片的功能和使用方法。 了解 PCM 系统的工作过程 【实验环境】 实验分组：两人一组或者单人 设备：通信实验箱，数字存储示波器 【实验原理】 PCM 基本工作原理: 脉冲调制就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。脉码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过程。 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。在该实验中，抽样速率采用8KHz。 所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。 一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。 所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，可记作A/D。 由此可见，脉冲编码调制方式就是一种传递模拟信号的数字通信方式。 PCM的原理如图 5-1 所示。话音信号先经防混叠低通滤波器，进行脉冲抽样，变成 8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码，转换成二进制码。对于电 话，CCITT规定抽样率为 8KHz，每抽样值编 8 位码，即共有 28=256 个量化值，因而每话 路PCM编码后的标准数码率是 64kb/s。为解决均匀量化时小信号量化误差大、音质差的问题，在实际中采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号时分层疏、量化间隔大，如图 5—2所示。实际中广泛使用的是两种对数形式的压缩特性：A 律和μ律。A律 PCM 用于欧洲和我国，μ律用于北美和日本。它们的编码规律如图 5-3 所示。图中给出了信号抽样编码字与输入电压的关系，其中编码方式（1）为符号/幅度数据格式，Bit7表示符号位，Bit6～0 表示幅度大小；（2）为 A 律压缩数据格式，它是（1）的 ADI （偶位 反相）码；（3）为μ律压缩数据格式，它是由（1）的 Bit6～0 反相而得到，通常为避免码出现，将其变成零抑制码对压缩器而言，其输入输出归一化特性表示式为: PCM 编译码电路TP3067 芯片介绍 编译码器的简单介绍 模拟信号经过编译码器时，在编码电路中，它要经过取样、量化、编码，如图 5-4(a) 所示。到底在什么时候被取样，在什么时序输出 PCM 码则由A→D 控制来决定，同样 PCM 码被接收到译码电路后经过译码、低通滤波、放大，最后输出模拟信号，把这两部分集 成在一个芯片上就是一个单路编译码器，它只能为一个用户服务，即在同一时刻只能为 一个用户进行 A\D 及 D\A 变换。 编码器把模拟信号变换成数字信号的规律一般有二种，一种是μ律十五折线变换法，它一般用在 PCM24 路系统中，另一种是 A 律十三折线非线性交换法，它一般应用于 PCM 30\32 路系统中，这是一种比较常用的变换法.模拟信号经取样后就进行 A 律十三折线变换，最后变成 8 位 PCM 码，在单路编译码器中，经变换后的PCM 码是在一个时隙中被发送出去，这个时序号是由 A→D 控制电路来决定的，在其它时隙时编码器是没有输出的，即对一个单路编译码器来说，它在一个 PCM 帧里只在一个由它自己的A→D 控制电路决定的时隙里输出8 位 PCM 码，同样在一个PCM 帧里，它的译码电路也只能在一个由它自己的 D--A 控制电路决定的时序里，从外部接收 8 位 PCM码。其实单路编译码器的发送时序和接收时序还是可由外部电路来控制的，编译码器的发送时序由 A→D 控制电路来控制。我们定义为 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，都为 125μS，这样，每来一个 FSx，其 Codec 就输出一个PCM 码，每来一个FSr，其Codec 就从外部输入一个PCM 码。 图 5-4(b)是 PCM 的译码电路方框图，工作过程同图 5-4(a)相反，因此就不再讨论了。 本实验系统编译码器电路的设计 我们所使用的编译码器是把 Codec 和 Filter 集成在一个芯片上，它的框图见图 5－5 所示。该器件为TP3067。图 5-6 是它的管脚排列图。 引脚符号 符号