增量調制編解碼系統實驗總結
❶ 曲阜師范大學物理工程學院的教學實驗室
基礎物理實驗中心
主要承擔理工科專業的大學物理實驗和物理學、光信息科學與技術專業的專業課程實驗。
力熱實驗室 主要儀器設備有測量顯微鏡、三線擺、開特擺、聲速測定儀、熱電偶實驗儀、粘滯系數測試儀、綜合量熱實驗儀、楊氏模量測試儀、金屬線脹系數測試儀、熱功當量實驗器等。可以進行液體粘滯系數的測定、轉動慣量的測定、楊氏模量的測定、空氣比熱比的測定等20多個實驗。
電磁學實驗室 主要儀器設備有熱電偶實驗儀、磁滯回線實驗儀、傅里葉合成分析儀、霍爾效應實驗儀、、電子束實驗儀以及各種儀表測量儀器。可以進行線性元件與非線性元件的伏安特性曲線的研究、電子束的聚焦與偏轉、半導體熱敏電阻特性的研究、萬用電表的設計與製作等20多個實驗。
光學實驗室 主要儀器設備有邁克爾遜干涉儀、分光計、旋光儀、阿貝折射儀、反射式單色儀、平行光管以及單縫衍射光強分析儀等。可以進行棱鏡折射率的測定、濾光片光譜透射率的測定、邁克爾遜干涉儀的調節和使用、薄透鏡焦距的測定、組裝望遠鏡以及全息照相等20個實驗。
近代物理實驗室 主要儀器設備有棱鏡攝譜儀、傅里葉變換光譜儀、組合式多功能光譜儀、激光拉曼光譜儀、光學多通道分析器、核磁共振儀、光磁共振儀、塞曼效應儀、密立根油滴儀、富蘭克-赫茲儀、測微光度計、黑體輻射實驗裝置、微波分光計。實驗內容涉及原子分子物理、激光技術、電子衍射、核磁共振、X光、微波、真空薄膜等領域20多個實驗項目,是物理學和光信息科學與技術專業的專業實驗課程。
物理教學法實驗室 配有微格教室、數字化信息系統實驗設備、電磁打點計時器、靜電演示實驗箱、韋氏感應起電機、光的干涉衍射偏振演示器、充磁機、陰極射線管、電諧振演示儀、洛倫茲力演示儀、光電效應演示器、光通信及互感現象演示儀等器材。主要用於師范專業進行教學技能訓練、教學論實驗，演示實驗訓練、培養實驗教學技能和能力。
物理演示實驗室 演示實驗通過多種儀器對豐富多彩的物理現象進行觀察和探究，以激發各專業學生的探索熱情、培養創新意識。可進行茹可夫斯基轉椅、轉動慣量、阻尼擺、傅科擺、飛機升力、高壓放電、避雷針、楞次定律、雙曲面等90多個實驗。
光信息與光電技術實驗中心
光纖通信實驗室 主要設備有光纖通信原理綜合實驗系統、光無源器件實驗箱、誤碼測試儀、波分復用器等。承擔光纖通信課程的實驗。可進行光信號發送和接收、PCM/ AMI/HDB3編譯碼、CMI/5B6B碼型變換、光分路器和波分復用器性能測量等12個實驗項目。
電磁場與微波技術實驗室 主要設備有電磁波教學綜合實驗儀、數字存貯頻譜分析儀、射頻教學實訓系統等。承擔電磁場、微波技術與天線課程的實驗教學。可進行電磁波極化、電磁波感應器設計與製作、微波傳輸線、定向耦合器等實驗項目。
信息光學實驗室 主要設備有激光全息與光信息處理綜合測試儀、光學系統傳遞函數測量實驗儀等。承擔光信息科學與技術專業的專業實驗。可進行激光全息與光信息處理綜合實驗、解析度板直讀法測量光學系統解析度、利用變頻朗奇光柵測量光學系統MTF值等實驗項目。
激光技術實驗室 主要設備有脈沖調Q固體激光器、激光光束分析儀、激光功率能量計等。承擔光信息科學與技術專業的專業實驗。可進行氙燈泵浦固體激光器的裝調及靜態特性、脈沖Nd:YAG激光倍頻、激光模式測量與光束分析等實驗項目。
電子電工實驗中心
模擬電路實驗室 主要設備有雙蹤示波器、DDS信號發生器、台式數字萬用表、模擬電路實驗箱等。主要承擔電子信息工程、通信工程、物理學和光信息科學與技術專業的模擬電路實驗。可完成基本放大器、電源、運算放大器的應用電路的近20多個實驗項目。
數字電路實驗室 主要設備有雙蹤示波器、DDS信號發生器、台式數字萬用表、數字電路實驗箱等。承擔各專業的數字電路實驗。可完成基本門電路和觸發器的功能和特性測試實驗，組合電路和時序電路的設計、組成和性能測試實驗，數字電路應用小系統實驗等20多個實驗項目。
電工電路實驗室：主要設備多功能、網路型電工電路實驗台、通用示波器。承擔電路分析和電工實驗課程。可完成基爾霍夫定律、電壓源與電流源的等效變換，正弦穩態電路的相量研究，三相交流電路電壓、電流、功率的測量，變壓器特性的測試，三相鼠籠式非同步電動機的低壓控制等20多個實驗項目。
高頻電路實驗室 主要設備有BT-3GII頻率特性測試儀、GOS-6052雙蹤示波器、DDS信號發生器、高頻電子線路實驗箱等。承擔電子信息工程、通信工程專業的高頻電路實驗。可完成調制與解調、小信號調諧放大器、高頻功率放大器等近20多個實驗項目。
電子測量實驗室 主要設備有低頻頻率特性測試儀、失真度測試儀、晶體管特性測試儀、雙蹤示波器、台式數字萬用表、綜合電子實驗箱等。承擔電子信息工程和通信工程專業的電子測量實驗。可完成信號參數測試、元器件參數測試、電路參數測試等30多個實驗項目。
綜合電子設計實驗室 主要設備有計算機、直流穩壓電源、MF47萬用表和常用工具。承擔電子信息工程和通信工程專業的綜合電子設計實驗。為學生提供電子設計的開放式實驗平台，在這里完成各種應用電路的設計、組裝和調試工作，鍛煉同學們的電子技術應用設計能力。
PCB板工藝實訓室 主要設備有AM-9050自動換刀鑽孔機、AM-GH1040激光光繪系統、AM-C4高速換向脈沖孔金屬化設備、AM-SG400全自動線路板拋光機、AM-C7 PCB沖片機、AM-DQX60電鍍鉛錫機等全套PCB製版設備。承擔電子信息工程、通信工程專業的PCB板工藝實驗。可完成PCB板工藝中的所有環節的相關實驗項目20多個，同時還可以對外承接小批量的PCB板加工。
SMT工藝實訓室 主要設備AM-SMD838表面貼裝迴流焊機、AM-AUTOTP2自動貼片機等大型自動化設備，有電子工藝生產流水線20個工位。承擔電子信息工程、通信工程專業的SMT工藝實訓。可完成各種SMT產品的生產工藝實訓，同時也可以對外承接小批量的SMT電路板加工焊接。
信息與通信實驗中心
微機原理實驗室 主要設備有DCVV-598JH微機原理與單片機實驗系統及配套微機。承擔本科生微機原理與介面技術、單片機原理與應用課程的軟體和硬體實驗課程，可進行相關原理、介面、控制、編程方面的實驗項目近30個。
軟體實驗室 主要設備為M4000型計算機。承擔電路分析、C語言程序設計、匯編語言、數據結構、現代軟體編程技術、電子測量、數字信號處理等相關課程的軟體模擬實驗。可完成電路設計、電路分析模擬、數據結構、信號處理類60多個實驗項目。
電子設計自動化（EDA）實驗室主要設備有CPLD-4型EDA可編程邏輯器件實驗箱、自動控制原理模擬實驗儀、信號發生器和配套微機。承擔電子信息工程和通信工程專業本科生EDA技術及應用、自動控制原理課程實驗，以及數字信號處理和信號與系統課程的基於MATLAB環境的軟體模擬實驗。可進行組合邏輯電路、可編程器件設計、系統的階躍響應分析、數字濾波器設計、信號與系統分析等實驗項目50個。
數字信號處理（DSP）實驗室 主要設備為數字信號處理實驗箱、ARM嵌入式系統實驗箱及開發板，配套微機。承擔電子信息工程、通信工程專業本科生DSP原理與應用、嵌入式系統開發與應用等課程的實驗。可進行基於DSP晶元、系統、外部控制、演算法、Linux內核基礎、Linux程序設計、Xscale 270介面等實驗項目20個。
信號與系統實驗室 配有RZ8662型信號與系統實驗箱，數字示波器等設備。承擔電子信息工程和通信工程專業本科生信號與系統課程的實驗。可進行階躍響應與沖激響應、抽樣定理與信號恢復、信號的卷積、信號的分解與合成、濾波器特性等實驗項目12個。
程式控制交換實驗室 配有先進的RZ8623型程式控制交換技術實驗平台，以及相應的測控設備。承擔程式控制交換、現代通信網等課程的實驗。可開設雙音多頻（DTMF）接收與檢測、話路PCM CODEC編解碼、二/四線變換與回波返損測試、數字時分復用與中繼傳輸實驗及程式控制交換原理等實驗。
通信原理實驗室 配有通信原理實驗箱及測試設備，承擔通信原理課程的實驗教學。可開設信號發生器系統實驗、脈沖幅度調制（PAM）及脈沖編碼調制（PCM）實驗、2FSK及2PSK調制解調實驗、眼圖實驗、增量調制編解碼等實驗。
移動通信實驗室 配有RZ6003移動交換機、RZ6002移動基站、RZ6001移動通信試驗箱、計算機等設備，承擔移動通信課程的實驗教學。可開設語音模數轉換和壓縮編碼實驗、數據和語音系統通信實驗、移動系統信令交互、無線信道及信道編碼等實驗。
現代通信實訓中心 配備有完整電信運營網路微型化的現代通信實驗平台，主要包含VOIP、IPTV、光傳輸、EPON光接入等四個實驗平台，可完成通信工程及相關專業的實習實訓任務；同時，它可以提供通信網路工程師、IPTV工程師等相關的職業培訓和技能培訓。可進行VOIP系統原理、VOIP電話互通配置、IPTV視頻業務、SDH點對點組網配置、SDH環形組網配置、SDH復用段保護環保護（MSP）倒換、Telnet方式調試EPON設備、EPON接入安全保障配置、點對點FE乙太網光接入組網等實驗實訓項目。
❷ 簡單增量調制中信噪比的問題
第一章 總體設計思路
1.1 設計要求
1.思路清晰，牢牢掌握增量調制原理，給出整體設計框圖，畫出整機原理圖；
2.了解語音信號的△M編碼過程，給出具體設計思路，畫出單元電路，並進行電路原理的分析；
3.採用System View模擬軟體對系統進行模擬，並調試出正確的模擬結果；
1.2 增量調制基本原理
增量調制(DM)可以看成是一種最簡單的DPCM。當DPCM系統中量化器的量化電平數取為2時，且預測器仍簡單地是一個延遲時間為抽樣時間間隔T的延遲線時，此DPCM系統就成為增量調制系統。其原理方框圖如圖1-1所示：
（a）編碼器 （b）解碼器
圖1-1 增量調制原理框圖
增量調制或稱增量編碼,是將連續變化的模擬信號變成二進制數碼的一種調制方法,它是用一位二進制數碼來表示信號在此時刻的值相對於前一個取樣時刻的值是增大還是減小。增大發「1」碼,減小發「0」碼。在增量調制中，數碼「1」和「0」只表示信號相對於前一時刻是增大還是減小,不代表信號的絕對值。接收端解碼每收到一個「1」碼,解碼器的輸出相對於前一時刻的值上升一個量階,每收到一個「0」碼,相對於前一時刻的值下降一個量階。當收到連「1」碼時,表示每隔一個取樣時間,連續上升一個量階,即表示信號的建續增長。收到連「0」 碼時,表示每隔一個取樣時間,連續下降一個量階,即表示信號的連續下降。這就是增量編碼和解碼的規則。
❸ 增量調制編解碼系統有哪些組成
增量調制編解碼系統，它是由定時部分、ΔM 編解碼器及收、發開關電容濾波器組成。
❹ pcm編譯器系統實驗過程中發現的問題
1. 點到點PCM多路電話通信原理
脈沖編碼調制(PCM)技術與增量調制(ΔM)技術已經在數字通信系統中得到廣泛應用。當信道雜訊比較小時一般用PCM，否則一般用ΔM。目前速率在155MB以下的准同步數字系列(PDH)中，國際上存在A解和μ律兩種PCM編解碼標准系列，在155MB以上的同步數字系列(SDH)中，將這兩個系列統一起來，在同一個等級上兩個系列的碼速率相同。而ΔM在國際上無統一標准，但它在通信環境比較惡劣時顯示了巨大的優越性。
點到點PCM多路電話通信原理可用圖9-1表示。對於基帶通信系統，廣義信道包括傳輸媒質、收濾波器、發濾波器等。對於頻帶系統，廣義信道包括傳輸媒質、調制器、解調器、發濾波器、收濾波器等。
本實驗模塊可以傳輸兩路話音信號。採用TP3057編譯器，它包括了圖9-1中的收、發低通濾波器及PCM編解碼器。編碼器輸入信號可以是本實驗模塊內部產生的正弦信號，也可以是外部信號源的正弦信號或電話信號。本實驗模塊中不含電話機和混合電路，廣義信道是理想的，即將復接器輸出的PCM信號直接送給分接器。
2. PCM編解碼模塊原理
本模塊的原理方框圖圖9-2所示，電原理圖如圖9-3所示（見附錄），模塊內部使用+5V和-5V電壓，其中-5V電壓由-12V電源經7905變換得到。
圖9-2 PCM編解碼原理方框圖
該模塊上有以下測試點和輸入點：
• BS PCM基群時鍾信號(位同步信號)測試點
• SL0 PCM基群第0個時隙同步信號
• SLA 信號A的抽樣信號及時隙同步信號測試點
• SLB 信號B的抽樣信號及時隙同步信號測試點
• SRB 信號B解碼輸出信號測試點
• STA 輸入到編碼器A的信號測試點
• SRA 信號A解碼輸出信號測試點
• STB 輸入到編碼器B的信號測試點
• PCM PCM基群信號測試點
• PCM-A 信號A編碼結果測試點
• PCM-B 信號B編碼結果測試點
• STA-IN 外部音頻信號A輸入點
• STB-IN 外部音頻信號B輸入點
本模塊上有三個開關K5、K6和K8，K5、K6用來選擇兩個編碼器的輸入信號，開關手柄處於左邊(STA-IN、STB-IN)時選擇外部信號、處於右邊(STA-S、STB-S)時選擇模塊內部音頻正弦信號。K8用來選擇SLB信號為時隙同步信號SL1、SL2、SL5、SL7中的某一個。
圖9-2各單元與電路板上元器件之間的對應關系如下：
•晶振 U75：非門74LS04；CRY1：4096KHz晶體
•分頻器1 U78:A：U78:D：觸發器74LS74；U79：計數器74LS193
•分頻器2 U80：計數器74LS193；U78:B：U78:D：觸發器74LS74
•抽樣信號產生器 U81：單穩74LS123；U76：移位寄存器74LS164
•PCM編解碼器A U82：PCM編解碼集成電路TP3057（CD22357）
•PCM編解碼器B U83：PCM編解碼集成電路TP3057（CD22357）
•幀同步信號產生器 U77：8位數據產生器74HC151；U86:A：與門7408
•正弦信號源A U87：運放UA741
•正弦信號源B U88：運放UA741
•復接器 U85：或門74LS32
晶振、分頻器1、分頻器2及抽樣信號（時隙同步信號）產生器構成一個定時器，為兩個PCM編解碼器提供2.048MHz的時鍾信號和8KHz的時隙同步信號。在實際通信系統中，解碼器的時鍾信號(即位同步信號)及時隙同步信號(即幀同步信號)應從接收到的數據流中提取，方法如實驗五及實驗六所述。此處將同步器產生的時鍾信號及時隙同步信號直接送給解碼器。
由於時鍾頻率為2.048MHz，抽樣信號頻率為8KHz，故PCM-A及PCM-B的碼速率都是2.048MB，一幀中有32個時隙，其中1個時隙為PCM編碼數據，另外31個時隙都是空時隙。
PCM信號碼速率也是2.048MB，一幀中的32個時隙中有29個是空時隙，第0時隙為幀同步碼(×1110010)時隙，第2時隙為信號A的時隙，第1(或第5、或第7 —由開關K8控制)時隙為信號B的時隙。
本實驗產生的PCM信號類似於PCM基群信號，但第16個時隙沒有信令信號，第0時隙中的信號與PCM基群的第0時隙的信號也不完全相同。
由於兩個PCM編解碼器用同一個時鍾信號，因而可以對它們進行同步復接(即不需要進行碼速調整)。又由於兩個編碼器輸出數據處於不同時隙，故可對PCM-A和PCM-B進行線或。本模塊中用或門74LS32對PCM-A、PCM-B及幀同步信號進行復接。在解碼之前，不需要對PCM進行分接處理，解碼器的時隙同步信號實際上起到了對信號分路的作用。
3. TP3057簡介
本模塊的核心器件是A律PCM編解碼集成電路TP3057，它是CMOS工藝製造的專用大規模集成電路，片內帶有輸出輸入話路濾波器，其引腳及內部框圖如圖9-4、圖9-5所示。引腳功能如下：
圖9-4 TP3057引腳圖
(1) V一 接-5V電源。
(2) GND 接地。
(3) VFRO 接收部分濾波器模擬信號輸出端。
(4) V+ 接+5V電源。
(5) FSR 接收部分幀同信號輸入端，此信號為8KHz脈沖序列。
(6) DR 接收部分PCM碼流輸入端。
(7) BCLKR/CLKSEL 接收部分位時鍾(同步)信號輸入端，此信號將PCM碼流在FSR上升沿後逐位移入DR端。位時鍾可以為64KHz到2.048MHz的任意頻率，或者輸入邏輯「1」或「0」電平器以選擇1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz用作同步模式的主時鍾，此時發時鍾信號BCLKX同時作為發時鍾和收時鍾。
(8) MCLKR/PDN 接收部分主時鍾信號輸入端，此信號頻率必須為1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz。可以和MCLKX非同步，但是同步工作時可達到最佳狀態。當此端接低電平時，所有的內部定時信號都選擇MCLKX信號，當此端接高電平時，器件處於省電狀態。
(9) MCLKX 發送部分主時鍾信號輸入端，此信號頻率必須為1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz。可以和MCLKR非同步，但是同步工作時可達到最佳狀態。
(10) BCLKX 發送部分位時鍾輸入端，此信號將PCM碼流在FSX信號上升沿後逐位移出DX端，頻率可以為64KHz到2.04MHz的任意頻率，但必須與MCLKX同步。
圖9-5 TP3057內部方框圖
(11) DX 發送部分PCM碼流三態門輸出端。
(12) FSX 發送部分幀同步信號輸入端，此信號為8KHz脈沖序列。
(13) TSX 漏極開路輸出端，在編碼時隙輸出低電平。
(14) GSX 發送部分增益調整信號輸入端。
(15) VFXi- 發送部分放大器反向輸入端。
(16) VFXi＋ 發送部分放大器正向輸入端。
TP3057由發送和接收兩部分組成，其功能簡述如下。
發送部分：
包括可調增益放大器、抗混淆濾波器、低通濾波器、高通濾波器、壓縮A/D轉換器。抗混淆濾波器對采樣頻率提供30dB以上的衰減從而避免了任何片外濾波器的加入。低通濾波器是5階的、時鍾頻率為128MHz。高通濾波器是3階的、時鍾頻率為32KHz。高通濾波器的輸出信號送給階梯波產生器(采樣頻率為8KHz)。階梯波產生器、逐次逼近寄存器（S•A•R）、比較器以及符號比特提取單元等4個部分共同組成一個壓縮式A/D轉換器。S•A•R輸出的並行碼經並/串轉換後成PCM信號。參考信號源提供各種精確的基準電壓，允許編碼輸入電壓最大幅度為5VP-P。
發幀同步信號FSX為采樣信號。每個采樣脈沖都使編碼器進行兩項工作：在8比特位同步信號BCLKX的作用下，將采樣值進行8位編碼並存入逐次逼近寄存器；將前一采樣值的編碼結果通過輸出端DX輸出。在8比特位同步信號以後，DX端處於高阻狀態。
接收部分：
包括擴張D/A轉換器和低通濾波器。低通濾波器符合AT&T D3/D4標准和CCITT建議。D/A轉換器由串/並變換、D/A寄存器組成、D/A階梯波形成等部分構成。在收幀同步脈沖FSR上升沿及其之後的8個位同步脈沖BCLKR作用下，8比特PCM數據進入接收數據寄存器(即D/A寄存器)，D/A階梯波單元對8比特PCM數據進行D/A變換並保持變換後的信號形成階梯波信號。此信號被送到時鍾頻率為128KHz的開關電容低通濾波器，此低通濾波器對階梯波進行平滑濾波並對孔徑失真(sinx)/x進行補嘗。
在通信工程中，主要用動態范圍和頻率特性來說明PCM編解碼器的性能。
動態范圍的定義是解碼器輸出信噪比大於25dB時允許編碼器輸入信號幅度的變化范圍。PCM編解碼器的動態范圍應大於圖9-6所示的CCITT建議框架（樣板值）。
當編碼器輸入信號幅度超過其動態范圍時，出現過載雜訊，故編碼輸入信號幅度過大時量化信噪比急劇下降。TP3057編解碼系統不過載輸入信號的最大幅度為5VP-P。
由於採用對數壓擴技術，PCM編解碼系統可以改善小信號的量化信噪比，TP3057採用A律13折線對信號進行壓擴。當信號處於某一段落時，量化雜訊不變(因在此段落內對信號進行均勻量化)，因此在同一段落內量化信噪比隨信號幅度減小而下降。13折線壓擴特性曲線將正負信號各分為8段，第1段信號最小，第8段信號最大。當信號處於第一、二段時，量化雜訊不隨信號幅度變化，因此當信號太小時，量化信噪比會小於25dB，這就是動態范圍的下限。TP3057編解碼系統動態范圍內的輸入信號最小幅度約為0.025Vp-p。
常用1KHz的正弦信號作為輸入信號來測量PCM編解碼器的動態范圍。
圖9-6 PCM編解碼系統動態范圍樣板值
語音信號的抽樣信號頻率為8KHz，為了不發生頻譜混疊，常將語音信號經截止頻率為3.4KHz的低通濾波器處理後再進行A/D處理。語音信號的最低頻率一般為300Hz。TP3057編碼器的低通濾波器和高通濾波器決定了編解碼系統的頻率特性，當輸入信號頻率超過這兩個濾波器的頻率范圍時，解碼輸出信號幅度迅速下降。這就是PCM編解碼系統頻率特性的含義。
四、實驗步驟
1. 熟悉PCM編解碼單元工作原理，開關K9接通8KHz(置為1000狀態)，開關K8置為SL1(或SL5、SL7)，開關K5、K6分別置於STA-S、STB-S端，接通實驗箱電源。
2. 用示波器觀察STA、STB，調節電位器R19(對應STA)、R20(對應STB)，使正弦信號STA、STB波形不失真(峰峰值小於5V)。
3. 用示波器觀察PCM編碼輸出信號。
示波器CH1接SL0，（調整示波器掃描周期以顯示至少兩個SL0脈沖，從而可以觀察完整的一幀信號）CH2分別接SLA、PCM-A、SLB、PCM-B以及PCM，觀察編碼後的數據所處時隙位置與時隙同步信號的關系以及PCM信號的幀結構（注意：本實驗的幀結構中有29個時隙是空時隙，SL0、SLA及SLB的脈沖寬度等於一個時隙寬度）。
開關K8分別接通SL1、SL2、SL5、SL7，觀察PCM基群幀結構的變化情況。
4. 用示波器觀察PCM解碼輸出信號
示波器的CH1接STA，CH2接SRA，觀察這兩個信號波形是否相同(有相位差)。
5. 用示波器定性觀察PCM編解碼器的動態范圍。
開關K5置於STA-IN端，將低失真低頻信號發生器輸出的1KHz正弦信號從STA-IN輸入到TP3057(U82)編碼器。示波器的CH1接STA（編碼輸入），CH2接SRA（解碼輸出）。將信號幅度分別調至大於5VP-P、等於5VP-P，觀察過載和滿載時的解碼輸出波形。再將信號幅度分別衰減10dB、20dB、30dB、40dB、45dB、50dB，觀察解碼輸出波形(當衰減45dB以上時，解碼輸出信號波形上疊加有較明顯的雜訊)。
也可以用本模塊上的正弦信號源來觀察PCM編解碼系統的過載雜訊(只要將STA-S或STB-S信號幅度調至5VP-P以上即可)，但必須用專門的信號源才能較方便地觀察到動態范圍。
❺ pcm 編解碼晶元中的用到哪些濾波器這些濾波器的帶寬設置是如何考慮 的
1. 點到點PCM多路電話通信原理
脈沖編碼調制(PCM)技術與增量調制(ΔM)技術已經在數字通信系統中得到廣泛應用。當信道雜訊比較小時一般用PCM，否則一般用ΔM。目前速率在155MB以下的准同步數字系列(PDH)中，國際上存在A解和μ律兩種PCM編解碼標准系列，在155MB以上的同步數字系列(SDH)中，將這兩個系列統一起來，在同一個等級上兩個系列的碼速率相同。而ΔM在國際上無統一標准，但它在通信環境比較惡劣時顯示了巨大的優越性。
點到點PCM多路電話通信原理可用圖9-1表示。對於基帶通信系統，廣義信道包括傳輸媒質、收濾波器、發濾波器等。對於頻帶系統，廣義信道包括傳輸媒質、調制器、解調器、發濾波器、收濾波器等。
本實驗模塊可以傳輸兩路話音信號。採用TP3057編譯器，它包括了圖9-1中的收、發低通濾波器及PCM編解碼器。編碼器輸入信號可以是本實驗模塊內部產生的正弦信號，也可以是外部信號源的正弦信號或電話信號。本實驗模塊中不含電話機和混合電路，廣義信道是理想的，即將復接器輸出的PCM信號直接送給分接器。
2. PCM編解碼模塊原理
本模塊的原理方框圖圖9-2所示，電原理圖如圖9-3所示（見附錄），模塊內部使用+5V和-5V電壓，其中-5V電壓由-12V電源經7905變換得到。
圖9-2 PCM編解碼原理方框圖
該模塊上有以下測試點和輸入點：
• BS PCM基群時鍾信號(位同步信號)測試點
• SL0 PCM基群第0個時隙同步信號
• SLA 信號A的抽樣信號及時隙同步信號測試點
• SLB 信號B的抽樣信號及時隙同步信號測試點
• SRB 信號B解碼輸出信號測試點
• STA 輸入到編碼器A的信號測試點
• SRA 信號A解碼輸出信號測試點
• STB 輸入到編碼器B的信號測試點
• PCM PCM基群信號測試點
• PCM-A 信號A編碼結果測試點
• PCM-B 信號B編碼結果測試點
• STA-IN 外部音頻信號A輸入點
• STB-IN 外部音頻信號B輸入點
本模塊上有三個開關K5、K6和K8，K5、K6用來選擇兩個編碼器的輸入信號，開關手柄處於左邊(STA-IN、STB-IN)時選擇外部信號、處於右邊(STA-S、STB-S)時選擇模塊內部音頻正弦信號。K8用來選擇SLB信號為時隙同步信號SL1、SL2、SL5、SL7中的某一個。
圖9-2各單元與電路板上元器件之間的對應關系如下：
•晶振 U75：非門74LS04；CRY1：4096KHz晶體
•分頻器1 U78:A：U78:D：觸發器74LS74；U79：計數器74LS193
•分頻器2 U80：計數器74LS193；U78:B：U78:D：觸發器74LS74
•抽樣信號產生器 U81：單穩74LS123；U76：移位寄存器74LS164
•PCM編解碼器A U82：PCM編解碼集成電路TP3057（CD22357）
•PCM編解碼器B U83：PCM編解碼集成電路TP3057（CD22357）
•幀同步信號產生器 U77：8位數據產生器74HC151；U86:A：與門7408
•正弦信號源A U87：運放UA741
•正弦信號源B U88：運放UA741
•復接器 U85：或門74LS32
晶振、分頻器1、分頻器2及抽樣信號（時隙同步信號）產生器構成一個定時器，為兩個PCM編解碼器提供2.048MHz的時鍾信號和8KHz的時隙同步信號。在實際通信系統中，解碼器的時鍾信號(即位同步信號)及時隙同步信號(即幀同步信號)應從接收到的數據流中提取，方法如實驗五及實驗六所述。此處將同步器產生的時鍾信號及時隙同步信號直接送給解碼器。
由於時鍾頻率為2.048MHz，抽樣信號頻率為8KHz，故PCM-A及PCM-B的碼速率都是2.048MB，一幀中有32個時隙，其中1個時隙為PCM編碼數據，另外31個時隙都是空時隙。
PCM信號碼速率也是2.048MB，一幀中的32個時隙中有29個是空時隙，第0時隙為幀同步碼(×1110010)時隙，第2時隙為信號A的時隙，第1(或第5、或第7 —由開關K8控制)時隙為信號B的時隙。
本實驗產生的PCM信號類似於PCM基群信號，但第16個時隙沒有信令信號，第0時隙中的信號與PCM基群的第0時隙的信號也不完全相同。
由於兩個PCM編解碼器用同一個時鍾信號，因而可以對它們進行同步復接(即不需要進行碼速調整)。又由於兩個編碼器輸出數據處於不同時隙，故可對PCM-A和PCM-B進行線或。本模塊中用或門74LS32對PCM-A、PCM-B及幀同步信號進行復接。在解碼之前，不需要對PCM進行分接處理，解碼器的時隙同步信號實際上起到了對信號分路的作用。
3. TP3057簡介
本模塊的核心器件是A律PCM編解碼集成電路TP3057，它是CMOS工藝製造的專用大規模集成電路，片內帶有輸出輸入話路濾波器，其引腳及內部框圖如圖9-4、圖9-5所示。引腳功能如下：
圖9-4 TP3057引腳圖
(1) V一 接-5V電源。
(2) GND 接地。
(3) VFRO 接收部分濾波器模擬信號輸出端。
(4) V+ 接+5V電源。
(5) FSR 接收部分幀同信號輸入端，此信號為8KHz脈沖序列。
(6) DR 接收部分PCM碼流輸入端。
(7) BCLKR/CLKSEL 接收部分位時鍾(同步)信號輸入端，此信號將PCM碼流在FSR上升沿後逐位移入DR端。位時鍾可以為64KHz到2.048MHz的任意頻率，或者輸入邏輯「1」或「0」電平器以選擇1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz用作同步模式的主時鍾，此時發時鍾信號BCLKX同時作為發時鍾和收時鍾。
(8) MCLKR/PDN 接收部分主時鍾信號輸入端，此信號頻率必須為1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz。可以和MCLKX非同步，但是同步工作時可達到最佳狀態。當此端接低電平時，所有的內部定時信號都選擇MCLKX信號，當此端接高電平時，器件處於省電狀態。
(9) MCLKX 發送部分主時鍾信號輸入端，此信號頻率必須為1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz。可以和MCLKR非同步，但是同步工作時可達到最佳狀態。
(10) BCLKX 發送部分位時鍾輸入端，此信號將PCM碼流在FSX信號上升沿後逐位移出DX端，頻率可以為64KHz到2.04MHz的任意頻率，但必須與MCLKX同步。
圖9-5 TP3057內部方框圖
(11) DX 發送部分PCM碼流三態門輸出端。
(12) FSX 發送部分幀同步信號輸入端，此信號為8KHz脈沖序列。
(13) TSX 漏極開路輸出端，在編碼時隙輸出低電平。
(14) GSX 發送部分增益調整信號輸入端。
(15) VFXi- 發送部分放大器反向輸入端。
(16) VFXi＋ 發送部分放大器正向輸入端。
TP3057由發送和接收兩部分組成，其功能簡述如下。
發送部分：
包括可調增益放大器、抗混淆濾波器、低通濾波器、高通濾波器、壓縮A/D轉換器。抗混淆濾波器對采樣頻率提供30dB以上的衰減從而避免了任何片外濾波器的加入。低通濾波器是5階的、時鍾頻率為128MHz。高通濾波器是3階的、時鍾頻率為32KHz。高通濾波器的輸出信號送給階梯波產生器(采樣頻率為8KHz)。階梯波產生器、逐次逼近寄存器（S•A•R）、比較器以及符號比特提取單元等4個部分共同組成一個壓縮式A/D轉換器。S•A•R輸出的並行碼經並/串轉換後成PCM信號。參考信號源提供各種精確的基準電壓，允許編碼輸入電壓最大幅度為5VP-P。
發幀同步信號FSX為采樣信號。每個采樣脈沖都使編碼器進行兩項工作：在8比特位同步信號BCLKX的作用下，將采樣值進行8位編碼並存入逐次逼近寄存器；將前一采樣值的編碼結果通過輸出端DX輸出。在8比特位同步信號以後，DX端處於高阻狀態。
接收部分：
包括擴張D/A轉換器和低通濾波器。低通濾波器符合AT&T D3/D4標准和CCITT建議。D/A轉換器由串/並變換、D/A寄存器組成、D/A階梯波形成等部分構成。在收幀同步脈沖FSR上升沿及其之後的8個位同步脈沖BCLKR作用下，8比特PCM數據進入接收數據寄存器(即D/A寄存器)，D/A階梯波單元對8比特PCM數據進行D/A變換並保持變換後的信號形成階梯波信號。此信號被送到時鍾頻率為128KHz的開關電容低通濾波器，此低通濾波器對階梯波進行平滑濾波並對孔徑失真(sinx)/x進行補嘗。
在通信工程中，主要用動態范圍和頻率特性來說明PCM編解碼器的性能。
動態范圍的定義是解碼器輸出信噪比大於25dB時允許編碼器輸入信號幅度的變化范圍。PCM編解碼器的動態范圍應大於圖9-6所示的CCITT建議框架（樣板值）。
當編碼器輸入信號幅度超過其動態范圍時，出現過載雜訊，故編碼輸入信號幅度過大時量化信噪比急劇下降。TP3057編解碼系統不過載輸入信號的最大幅度為5VP-P。
由於採用對數壓擴技術，PCM編解碼系統可以改善小信號的量化信噪比，TP3057採用A律13折線對信號進行壓擴。當信號處於某一段落時，量化雜訊不變(因在此段落內對信號進行均勻量化)，因此在同一段落內量化信噪比隨信號幅度減小而下降。13折線壓擴特性曲線將正負信號各分為8段，第1段信號最小，第8段信號最大。當信號處於第一、二段時，量化雜訊不隨信號幅度變化，因此當信號太小時，量化信噪比會小於25dB，這就是動態范圍的下限。TP3057編解碼系統動態范圍內的輸入信號最小幅度約為0.025Vp-p。
常用1KHz的正弦信號作為輸入信號來測量PCM編解碼器的動態范圍。
圖9-6 PCM編解碼系統動態范圍樣板值
語音信號的抽樣信號頻率為8KHz，為了不發生頻譜混疊，常將語音信號經截止頻率為3.4KHz的低通濾波器處理後再進行A/D處理。語音信號的最低頻率一般為300Hz。TP3057編碼器的低通濾波器和高通濾波器決定了編解碼系統的頻率特性，當輸入信號頻率超過這兩個濾波器的頻率范圍時，解碼輸出信號幅度迅速下降。這就是PCM編解碼系統頻率特性的含義。
四、實驗步驟
1. 熟悉PCM編解碼單元工作原理，開關K9接通8KHz(置為1000狀態)，開關K8置為SL1(或SL5、SL7)，開關K5、K6分別置於STA-S、STB-S端，接通實驗箱電源。
2. 用示波器觀察STA、STB，調節電位器R19(對應STA)、R20(對應STB)，使正弦信號STA、STB波形不失真(峰峰值小於5V)。
3. 用示波器觀察PCM編碼輸出信號。
示波器CH1接SL0，（調整示波器掃描周期以顯示至少兩個SL0脈沖，從而可以觀察完整的一幀信號）CH2分別接SLA、PCM-A、SLB、PCM-B以及PCM，觀察編碼後的數據所處時隙位置與時隙同步信號的關系以及PCM信號的幀結構（注意：本實驗的幀結構中有29個時隙是空時隙，SL0、SLA及SLB的脈沖寬度等於一個時隙寬度）。
開關K8分別接通SL1、SL2、SL5、SL7，觀察PCM基群幀結構的變化情況。
4. 用示波器觀察PCM解碼輸出信號
示波器的CH1接STA，CH2接SRA，觀察這兩個信號波形是否相同(有相位差)。
5. 用示波器定性觀察PCM編解碼器的動態范圍。
開關K5置於STA-IN端，將低失真低頻信號發生器輸出的1KHz正弦信號從STA-IN輸入到TP3057(U82)編碼器。示波器的CH1接STA（編碼輸入），CH2接SRA（解碼輸出）。將信號幅度分別調至大於5VP-P、等於5VP-P，觀察過載和滿載時的解碼輸出波形。再將信號幅度分別衰減10dB、20dB、30dB、40dB、45dB、50dB，觀察解碼輸出波形(當衰減45dB以上時，解碼輸出信號波形上疊加有較明顯的雜訊)。
也可以用本模塊上的正弦信號源來觀察PCM編解碼系統的過載雜訊(只要將STA-S或STB-S信號幅度調至5VP-P以上即可)，但必須用專門的信號源才能較方便地觀察到動態范圍。
❻ 數字交換機與模擬交換機有什麼區別
電話程式控制交換機的兩種
從根本上說，數字交換機和模擬交換機的交換方式是有一定區別的，數字交換機採用的時分交換，模擬交換機是空分交換。也就是說，數字交換機是無阻塞的交換方式，模擬交換機則有通話繩路的限制。
程式控制電話交換機的基本構成
程式控制電話交換機的主要任務是實現用戶間通話的接續。基本劃分為兩大部分：話路設備和控制設備。話路設備主要包括各種介面電路(如用戶線介面和中繼線介面電路等)和交換(或接續)網路；控制設備在縱橫制交換機中主要包括標志器與記發器，而在程式控制交換機中，控制設備則為電子計算機，包括中央處理器(CPU), 存儲器和輸入/輸出設備。程式控制交換機實質上是採用計算機進行「存儲程序控制」的交換機，它將各種控制功能與方法編成程序，存入存儲器，利用對外部狀態的掃 描數據和存儲程序來控制，管理整個交換系統的工作。
1、交換網路
交換網路的基本功能是根據用戶的呼叫要求，通過控制部分的接續命令，建立主叫與被叫用戶間的連接通路。在縱橫制交換機中它採用各種機電式接線器(如縱橫接線器，編碼接線器，笛簧接線器等),在程式控制交換機中目前主要採用由電子開關陣列構成的空分交換網路，和由存儲器等電路構成的時分接續網路。
2、用戶電路
用戶電路的作用是實現各種用戶線與交換之間的連接，通常又稱為用戶線介面電路(SLIC,Subscriber Line Interface Circuit)。根據交換機制式和應用環境的不同，用戶電路也有多種類型，對於程式控制數字交換機來說，目前主要有與模擬話機連接的模擬用戶線電路 (ALC)及與數字話機，數據終端(或終端適配器)連接的數字用戶線電路(DLC)。
模擬用戶線電路是適應模擬用戶環境而配置的介面，其基本功能有；
饋電(Battery feed)：交換機通過用戶線向共電式話機直流饋電；
過壓保護(Overvoltage Protection)：防止用戶線上的電壓沖擊或過壓而損壞交換機。
振鈴(Ringing)：向被叫用戶話機饋送鈴流。
監視(Supervision)： 藉助掃描點監視用戶線通斷狀態，以檢測話機的摘機，掛機，撥號脈沖等用戶線信號，轉送給控制設備，以表示用戶的忙閑狀態和接續要求。
編解碼(CODEC)：利用編碼器和解碼器(CODEC)，濾波器，完成話音信號的模數與數模交換，以與數字交換機的數字交換網路介面 。
混合(Hybrid)：進行用戶線的2/4線轉換，以滿足編解碼與數字交換對四線傳輸的要求。
測試(Test)：提供測試埠，進行用戶電路的測試。
這7種功能常用第一個字母組成的縮寫詞(BORSCHT)代表。對於模擬程式控制交換機，不需要編解碼功能；而在數字程式控制交換機中，除某些特定應用的小型交換 機利用增量調制方式外，其它大部分均採用PCM編解碼方式。數字用戶線電路是為適應數字用戶環境而設置的介面，它主要用來通過線路適配器(LAM)或數字 話機(SOPHO-SET)與各種數據終端設備(DTE)如計算機，列印機，VDU,電傳相連。
3、出入中繼器
出入中繼器是中繼線與交換網路間的介面電路，用於交換機中繼線的連接。它的功能和電路與所用的交換系統的制式及局間中繼線信號方式有密切的關系。對模擬中繼介面單元(ATU),其作用是實現模擬中繼線與交換網路的介面，基本功能一般有：
發送與接收表示中繼線狀態(如示閑，佔用，應答，釋放等)的線路信號。
轉發與接收代表被叫號碼的記發器信號。
供給通話電源和信號音。
向控制設備提供所接收的線路信號。
對於最簡單的情況，某一交換機的中繼器通過實線中繼線與另一交換機連接，並採用用戶環路信令，則該模擬中繼器的功能與作用等效為一部「話機」。
若採用其它更為復雜的信號方式，則中繼器應實現相應的話音，信令的傳輸與控制功能。
數字中繼線介面單元(DTU)的作用是實現數字中繼線與數字交換網路之間的介面，它通過PCM有關時隙傳送中繼線信令，完成類似於模擬中繼器所應承擔的基本功能。但由於數字中繼線傳送的是PCM群路數字信號，因而它具有數字通信的一些特殊問題，如幀同步，時鍾恢復，碼型交換，信令插入與提取等，即要解決信號傳送，同步與信令配合三方面的連接問題。
數字中繼介面單位的基本功能包括幀與復幀同步碼產生，幀調整，連零抑制，碼型變換，告警處理，時鍾恢復，幀同步搜索及局間信令插入與提取等，如同模擬用戶電路的BORSCHT,也可將數字中繼單元的上述8種功能概括為GAZPACHO。
4、 控制設備
控制部分是程式控制交換機的核心，其主要任務是根據外部用戶與內部維護管理的要求，執行存儲程序和各種命令，以控制相應硬體實現交換及管理功能。
程式控制交換機控制設備的主體是微處理器，通常按其配置與控制工作方式的不同，可分為集中控制和分散控制兩類。為了更好的適應軟硬體模塊化的要求，提高處理能力及增強系統的靈活性與可靠性，目前程式控制交換系統的分散控製程度日趨提高，已廣泛採用部分或完全分布式控制方式。