增量调制M编译码实验

测量信噪比范围0-- -50dB
1台
❖ 杂音计
HF5151A
1台
❖ △M实验箱1台
❖ 数字频率计
测量频率范围50Hz—10MHz
1台
❖ 万用表
1台
五、实验内容
❖ (一)、 时钟部分 主振频率为4096KHz，经分频后得到2048KHz
的定时，再经分频分相后得到8路32KHz的定时。 用示波器在测试点(1)点观察主振波形，用频率
f(Hz)
500
1000
1500
2000
2500
3000
Vout
K
N
S/N(dB)
3、频率特性 选一合适的输入电平(Vin=2VP-P)，改变输入信号的频率，频率范围
从500Hz到3000Hz。在(TP11)用示波器测量译码输出信号的电压值,数 据填入下表。
f(Hz)
250
Vout
500
1000
2000
计测量其频率。在(2)、(3)、(4)观察并测量 2048KHz和32KHz定时信号。 ❖ (二)、 发送滤波器
在(5)输入频率为1KHz、幅度为2Vp-p的音频信 号。在(5)观察输入信号，在(6)观察经发送滤波器的 输出信号，记下它们的幅度和波形。
❖ (三)、 △M编码器 在(6)观察经发送滤波器限带后输入编码器的音频
800Hz(或1000Hz)音频信号的幅度范围定义为动态范围。动 态范围应大于电子工业部1982年暂定的标准框架(样板值)。 图示给出了这个样板。
S/N (dB)
24
22
20
输入电平
18
-50 -40 -30 -20 -10
0
(dBmo)
△M编译码系统动态范围样板图
❖ 动态范围的测试框图如图所示。
❖ 在作译码器应用时，第15脚通过一只10KΩ电阻接地，这时数字 运算放大器与移位寄存器接通。信码由13脚输入与12脚的阀电平 比较，然后经运算放大器整形后送到移位寄存器，经再定时的信 码从9脚输出。其后的工作过程则与编码器一样，只是译码信号 不再送回第2脚而是送往接收低通滤波器。 单积分电路
❖ MC3418内部仅有积分运算放大器，为完成本地译码过程，需 要外接一个网络。用户可以根据自己的需要用外接RC网络接成 单积分、双积分、△－∑等电路。本实验给出一种单积分电路的 实例。
❖ 积分电路对应的控制电流压缩比应达到258，相当于49dB。最大 与最小控制电流分别由4脚外接电阻Rx和Rmin决定。
❖ 右图给出VCS1和VCS2
VCS（V）
6
与C的关系曲线，曲线 VCS2的斜率大于曲线
4
2
线性关系
VCS1的斜率，这就意味 2
1
着VCS2的压扩特性更接 0
近于理想特性。
15 调制/解调选择
14 时钟
16 VCC电源+
模拟 运放
1
-
2
1
+
13
-
2 +
4位移位寄存器
12
VTH数字运放
9
10 vc c/2 Io
逻辑
-
-
极性开关
3 +
4
+
Iint
7
56
MC3418编译码器原理框图
8
VEE电源-
11
脉冲 控制电压
3 4
控制电流
❖ 当单片作为编码器使用时，15脚接高电平，这时工 作开关使模拟运放与移位寄存器接通。模拟信号由 1脚输入，本地译码信号由2脚输入，运算放大器对 它们进行比较并将差值放大。运算放大器输出经电 平转换给出数字信码。
RP=47KΩ得D≈3.13。 ❖ 在临界过载时，G达到最小值。对正弦信号可得G＝0.436，这时控制电
压Vcs的最大值约为(计算从略) Vmax≈4.48V
❖ 此值决定了限流电阻Rx≈1.5KΩ。
❖ 定时电路
MC3418编译码器所需的定时脉冲均由定时部分提供，为模 拟一个实际的时分多路系统的工作状态，定时部分可给出 2048KHz及8路32KHz的定时，定时部分的时间关系如图3-9 所示。为确保收、发同步，本实验系统的编码和译码部分公 用一个定时源，这是有别于实际情况的。
❖ 在14脚输入的时钟后沿时刻，运算放大器输出的结 果进入移位寄存器。这一结果也同时接到9脚和极 性开关，前者作为数字码输出，后者用来控制流入 积分器的电流的极性，积分运算放大器与外接的RC 网络构成积分器，受极性开关控制的电流在此积分 后累加形成本地译码信号。
❖ 四级移位寄存器和逻辑电路完成检测功能。当有四 个连“1”或连“0”码出现时，从11脚输出一个负极 性的一致脉冲，一致脉冲经外接音节滤波器平滑之 后得到量阶控制电压，此电压反映了前一段时间内 模拟输入信号的平均斜率。
音频
可变
发生器 衰减器
编码器
失真仪 杂音计 译码器 示波器
动态范围测试框图
❖ 在原理部分已经提到，△M编译码器允许输入信号的最大幅度为4.36V。
为了确保器件的安全使用，本实验在进行动态范围这一指标测试时，不再 对输入信号的临界过载进行验证。取输入信号的最大幅度为5Vp-p(注意： 信号要由小至大调节)，测出此时的S/N值。然后以10dB间隔衰减输入信 号，将测试数据填入下表。
G2A G1
51 2KHZ
256KHZ
A
128KHZ
B
64KHZ
C
32KHZ
Y0
Y1
定时部分时间关系图
四、实验仪器
❖ 双踪同步示波器 ≥20MHz
1台
❖ 直流稳压电源
+5V -5V +12V
1台
❖ 低频信号发生器 输出频率范围满足50Hz-8KHz
输出电压范围满足0--5V（峰峰值）1台
❖ 失真度测试仪 QZ4121测量频率范围满足50Hz-8KHz
G
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
V与G的关系曲线
❖ 这时语音音节τ2/包τ1络=4的变化范围约为5ms到20ms。取τ1＝5ms，τ2＝20ms， ❖ ∵ τ2/τ1=(CS(RS+RP))/(CSRS)=1+D ∴ D=3 ❖ 选CS=0.33μF，则RS＝15.15KΩ，RP=15.15KΩ，取RS=15KΩ，
-10dB
-20dB
-30dB
-40dB
-50dB
Vin(mv)p-p
5000

1500
500
150
50
15
Vout
K
N
S/N(dB)
❖ 2、信噪比特性
❖ 在上一项测试中选择出最佳编码电平(S/N最高，推荐为2Vp-p)。在此 电平下测试不同频率下的信噪比值。频率选择在 500Hz/1KHz/2KHz/3KHz,将测试数据填入下表。
❖ (五)、 接收滤波器 在(10)观察滤波器的输入信号。在(11)观察译码
器输出的有锯齿的模拟信号经滤波器输出的模拟信 号。记下它们的波形和幅度。
❖ (六)、 系统性能测试 ❖ 系统性能有三项指标：动态范围、信噪比和频率特性。
❖ 1、动态范围 ❖ 在满足一定信噪比(S/N)条件下，编译码系统所对应于
❖ 量阶控制电压加到第3脚。由内部V/I转换电路决定4脚的电压随3 脚的电压变化。当4脚通过外接电阻连接到某一固定电位上，则 流入4脚的电流就随3脚的控制电压变化，从而将控制电压的变化 转换为控制电流的变化。V/I转换器的输出电流与4脚的输入电流 相等。此电流经极性开关送到积分器，因此，积分量阶的大小就 随着输入模拟信号的平均斜率而变化。这样就形成了数字检测音 节的压扩过程。
信号，在(7)观察本地译码信号。在(8)观察编码输出 的数字信号(幅度约为10Vp-p)。以音频信号作为同 步信号，观察信码的变化规律。对应正弦波过零处 应有连“0”或联“1”码型出现；对应正弦波的波峰 和波谷处应有“0”、“1”交替码型出现。 ❖ (四)、 △M译码器
用短线连接(8)—(9)，即将编码信号送入译码器。 在(9)观察输入译码器的编码信号，在(10)观察译码 器输出的有锯齿的模拟信号，并记录波形。
3000
3400
❖ 六、实验报告 ❖ 1、整理实验记录，画出相应的曲线和波形。 ❖ 2、集成化△M编译码系统由哪些部分构成？
各部分的作用是什么？ ❖ 3、设想临界过载时本地译码信号和信码信号的
形状。试画出它们的波形。 ❖ 4、什么叫数字检测音节压扩的可变斜率？
在本实验中是如何实现的？ ❖ 5、积分电路的设计原则是什么？ ❖ 6、对改进实验内容和电路有什么建议？
MC3418是MOTOLOLA公司生产的通信专用集成 电路，它是数字检测音节压扩增量编译码器。它由模 拟输入放大器、数字输入运算放大器、电压/电流转换 运算放大器、极性开关、工作选择开关和数字检测(移 位寄存器和逻辑电路)等部分构成的。
第15脚的工作电平可以控制该片工作于编码状态 或译码状态：当第15脚接高电平(VCC/2)时，该片做 编码器用；当第15脚接低电平(地)时，该片做译码器 用。
增量调制M编译码实验
三、单片ΔM编码系统组成和电路原理
❖ 1、系统组成与电路原理
系统组成的方框图如图所示，它是由定时部分、 △M编译码器及收、发运放电容滤波器组成的。
发
收
定
定
时
时
语 音 信 号
发 滤 波 器
编 码
信道
译 码
器
器
语 收音 滤信 波号 器
△M编译码系统框图
❖ 2、电路原理
❖ MC3418简介