PAM调制与抽样及PCM编译码

武汉大学教学实验报告
电子信息学院 电子信息工程 专业 2018 年 11 月 29 日
实验名称 PAM调制与抽样及PCM编译码 指导教师 陈泽宗 姓名 董一展 年级 16 学号 2016301200254 成绩
一、预习部分
1.实验目的
2.实验基本原理
3.主要仪器设备
1．实验目的
（1）掌握自然抽样、平顶抽样特性；理解抽样脉冲脉宽、频率对恢复信号的影响；理解低
通滤波器幅频特性对恢复信号的影响；了解混迭效应产生的原理。

（2）理解PCM编译码原理及PCM编译码性能；熟悉PCM编译码专用集成芯片的功能和使用
方法及各种时钟间的关系；熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法。

2．实验原理
（1）自然抽样和平顶抽样：自然抽样可以看做曲顶抽样，在抽样脉冲的时间内，抽样信号
的顶部变化是随m(t)变化的，即在顶部保持了m(t)变化的规律。

而对于平顶抽样，在每个
抽样脉冲时间里，其顶部形状为平的。

（2）PCM编码硬件实现：集成芯片TP3057完成PCM编译码除了相应的外围电路外，主要需
要3种时钟，即: 编码时钟MCLK、线路时钟BCLK、帧脉冲FS。

三个时钟需有一定的时序关系，否则芯片不能正常工作:编码时钟MCLK:是一个定值，2048K;线路时钟BCLK:是64K的n 倍，即:64K、128K、256K、512K、1024K、2048K几种;帧脉冲FS:是8K，脉宽必须是BCLK
的一个时钟周期。

3．实验设备
RZ9681实验平台、实验主控模块、模块A3、A6、双踪示波器、信号连接线若干
二、实验操作部分
1.实验内容及步骤
2.实验数据、表格及数据处理
3.实验结论
1.实验步骤
（1）实验模块在位检查
（2）加电
（3）选择对应的实验模块，并连接信号线
（4）按照实验要求完成各个参数的测量并记录
（5）整理实验
2.实验现象
（1）自然抽样
原始信号及其频谱 抽样脉冲信号及频谱
PAM取样信号及频谱 恢复信号
在倍抽样脉冲实验中，分别进行1.5倍、2倍、4倍、8倍的抽样，输入信号皆为2KHz 正弦波，改变抽样脉冲信号频率即可改变抽样倍数。

报告中展示1.5倍和2倍抽样脉冲：
4K抽样信号 恢复信号及频谱
3K抽样信号 恢复信号及频谱
（2）频谱混叠现象
输入原始信号
3P2为6K时恢复信号及频谱 3P2为7K时恢复信号及频谱 （3）占空比的影响
修改抽样脉冲的占空比从1/8，2/8……7/8后，恢复信号的变化如下：
（4）平顶抽样与自然抽样对比
平顶抽样及频谱 自然抽样及频谱 通过两幅图对比可以看出平顶抽样的孔径失真。

（5）PCM串行接口时序
抽样脉冲信号 输出时钟信号
（6）PCM编译码器
可在液晶屏上读出相应的编码数据(^o^)
（7）PCM实验数据表格
PCM频响特性：
输入频率 200 500 800 1000 2000 3000 3400 3600 输出幅度 2.06 2.79 2.84 2.85 2.96 2.78 2.51 1.03
PCM动态范围：
输入幅度 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5
输出幅度 1.65 2.42 3.10 3.79 4.46 4.78 5.10 5.36
PCM群延时测量：
输入频率 300 500 1000 1500 2000 3000 3100 3400
延时 1282 1358 680 510 280 305 123 82
3.实验结论（略）
三、实验效果分析及建议
1.实验分析
（1）一个抽样脉冲信号周期中会产生8个编码输出。

（2）译码器输出模拟信号的频率与输入信号几乎相等，失真不太明显。

（3）PCM的频响特性：先随输入频率升高而升高，之后输出不变，最后幅度大幅下降。

（4）PCM的群延时：随时间信号的频率提高而减小，输入频率越小，减小幅度也越小。

2.思考题
（1）各测试点波形图及参数已在上述展示。

对于抽样定理，若抽样间隔T变得大于1/2fH, 则M（w）和T（w）的卷积在相邻的周期内存在重叠(亦称混叠)，因此不能由Ms（w）恢复 M（w）。

可见，T=1/2fH是抽样的最大间隔，它被称为奈奎斯特间隔。

（2）平顶抽样在抽样后有一段保持电平，而自然抽样则根据被抽样信号的幅度确定。

平顶
抽样会引入信号频谱失真，这种频谱失真为孔径失真。

采用频率响应为的滤波器进行频谱校准即可消除。

（3）对1.5K三角波抽样，可知其傅立叶变换后有w0、3w0、5w0……等分量，故选用6K抽
样频率和截止频率为3K的恢复滤波器，测试后效果如图所示：
（4）输入信号为0Vpp时，PCM编码数据是10000000或者00000000，因为输入信号正负性不确定。

（5）A律和u律可根据公式知：A律图线前一段为直线，后一部分跟u律一样。

四、教师评语
指导教师 年 月 日。