四川大学电子信息学院脉冲编码调制.doc

四川大学电子信息学院 实验二 脉冲编码调制PCM 实验内容 —、实验目的 1．加深对PCM编码过程的理解 2．了解PCM系统的工作过程 二、实验电路工作原理 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。脉冲编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8Kbit/s。 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。 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，再经编码后转换成二进制码。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。 在实际中广泛使用的是两种对数形式的压缩特性：A律和?律。A律PCM用于欧洲和我国，?律用于北美和日本。 图5-1 PCM的原理框图 (二)PCM编译码电路TP3067芯片介绍 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，在什么时候输出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。 A律十三折线非线性交换法一般应用于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，而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帧里只有一个由它自己的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。 图5-4（a） A→D 电路 图5-4（b） D→A 电路 图5-4 A/D及D/A 电路框图 三、 实验内容 1.脉冲编码调制（PCM）及系统实验 2.用同步正弦波信号观察A律PCM八比特编码的实验 四、实验步骤及注意事项 1．脉冲编码调制（PCM）及系统实验 本PCM编译码系统分为PCM（一）、PCM（二）两个分系统，两系统间数据可进行时分复用通信。PCM（一）编码数据与PCM（二）编码数据进行两路复用输出，PCM（一）编码数据由PCM（二）译码输出，PCM（二）编码数据由PCM（一）译码输出。 PCM（一）编码数据由PCM（二）译码输出实验步骤： 不加音频信号输入时，测量TP501～TP504、TP511～TP512各点波形，对比TP503、TP504两点波形。 选择输入音频信号，建议使用模拟信号源中的同步正弦波信号，频率2KHz，幅度可调（通过W001调节），从TP002引出至TP501输入，作为PCM(一)的原始模拟信号输入。薄膜开关选择PCM（可使用不同的编码时钟信号和时序）