脈沖編碼調制（PCM）實驗

一、實驗目的

1、  了解語音信號編譯碼的工作原理；

2、  驗證PCM編譯碼原理；

3、  初步了解PCM專用大規模集成電路的工作原理和應用；

4、了解語音信號數字化技術的主要指標及測試方法。

二、實驗原理及電路說明

PCM編譯碼系統由定時部分和PCM編譯碼器構成，電路原理圖如圖3.1所示（位于本章后）。

1、PCM編譯碼

為適應語音信號的動態范圍，實用的PCM編譯碼必須是非線性的。目前，國際上采用的均是折線近似的對數壓擴特性。ITU－T的建議規定以13段件線近似的A律（A＝87.56）和15段折線近似的μ律（μ＝255）作為國際標準。

2、PCM編譯碼器

鑒于我國國內采用的是A律量化特性，因此本實驗采用TP3067專用大規模集成電路，它是CMOS工藝制造的單片PCM A律編譯器，并且片內帶輸入/輸出話路濾波器。

3、定時部分

TP3067編譯碼器所需的定時脈沖均由定時部分提供。這里只需要主時鐘2.048MHZ和8KHZ幀定時信號。

為了簡化實驗內容，本實驗系統的編譯碼部分共用一個定時源，以確保發收時隙的同步。在實際的PCM數字電話設備中，必須有一個同步系統來保證發收同步的。

三、實驗儀器

雙蹤同步示波器　　　　　　　一臺

數字頻率計　　　　　　　　　一臺

低頻信號發生器　　　　　　　一臺

毫伏表　　　　　　　　　　　一臺

直流穩壓電源　　　　　　　　一臺

PCM實驗箱　　　　　　　　　一臺

四、實驗內容

在實驗箱中使用了7805和7905芯片來保護實驗板電子元器件，電路板上標著+5，-5V的電源輸入端應輸入+7V，-7V的電源。

1、時鐘部分

主振頻率為4096KHZ，經分頻后得到2048KHZ的位定時和128KHZ的定時，再經分頻分相后得到8KHZ的主同步時鐘和幀時鐘，用示波器在測試點1觀察主振波形，用頻率計測量其頻率。同樣在測試點2、3和4觀察并測量其它時鐘信號。

2、  PCM編譯碼器

音頻信號從測試點5′∽5（其中5為GND）輸入，在測試點可觀察到PCM編碼輸出的碼流。連接測試孔6-7，則在測試點8可觀察到經譯碼和經過低通濾波器恢復出的音頻信號。

3、系統性能測試

系統性能測試有三項指標，即：動態范圍、信噪比特性和頻率特性。

1）動態范圍

在滿足一定信噪比（S/N）條件下，編譯碼系統所對應的音頻信號的幅度范圍定義為動態范圍，通常規定音頻信號頻率為800HZ（或1000HZ），動態范圍應大于ITU－T建議的框架（樣板值）。PCM編譯碼器允許輸入信號的最大幅度為4.36V，為了確保器件的安全使用，本實驗在進行動態范圍這一指標測試時，不再對輸入信號的臨界過載進行驗證。取輸入信號的最大幅度為5 Vp-p（注意：信號要由小至大調節），觀察此時的波形，然后逐漸減小輸入信號幅度，觀察波形失真變化規律。

2）信噪比特性

在上一項測試中選擇出最佳電平（S/N最高），在此電平下觀察不同頻率下的輸出波形，并找出其失真變化的規律。

3)頻率特性

選擇一合適的輸入電平，改變輸入信號的頻率，在測試點8處逐頻率點測出譯碼輸出信號的電壓值。

五 實驗報告

1、整理實驗記錄，畫出相應的曲線和波形。

2、PCM編譯碼系統由哪些部分構成？各部分的作用是什么？

3、對PCM和ΔM系統的系統性能進行比較，總結它們各自的特點。

4、在實際的通信系統中收端（譯碼）部分的定時信號是怎樣獲取的？

5、對改進實驗有什么建議？