脉冲编码调制(PCM)实验报告

脉冲编码调制(PCM)实验

一、 实验目的 1. 了解语音信号编译码的工作原理； 2. 验证PCM 编码原理； 3. 初步了解PCM 专用大规模集成电路的工作原理和应用； 4. 了解语音信号数字化技术的主要指标及测试方法。

二、 实验仪器

双踪同步示波器1台；直流稳压电源l 台；低频信号发生器l 台；失真度测试仪l 台；PCM 实验箱l 台。

三、 实验原理 PCM 数字终端机的结构示意图如下：

PCM 原理图如下：

模拟信源 预滤波

抽样器 波形编码器 量化、编码 数字信道

波形解码器

重建滤波器

抽样保持、X/sinx 低通

模拟终端

()x t ()

x n ()ˆx

n ()ˆx

t 发送端

接收端

PCM 编译码原理为：

1.PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。

2.抽样:把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样信号；

3.量化:把离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散时间离散幅度的数字信号；

4.编码:将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。

5.国际标准化的PCM 码组(电话语音)是八位码组代表一个抽样值。

ITT G.712 详细规定了它的S/N指标，还规定比特率为64Kb/s. 使用

A 律或u 律编码律。

A律13折线和其编码表为：

A律13折线图A律13折线编码表

段落序号段落码

c2 c3 c4

段内码c5 c6 c7 c8

8 111 0000

…….

1111

7 110 0000

…….

1111

6 101 0000

…….

1111

5 100 0000

…….

1111

4 011 0000

…….

1111

3 010 0000

…….

1111

2 001 0000

…….

1111

1 000 0000

…….

1111

内为均匀分层量化，即等问隔16 个分层。

系统性能测试有三项指标，即动态范围、信噪比特性和频率特性。在满足一定信噪比(SIN)条件下，编译码系统所对应的音频信号的幅度范围定义为动态范围。

PCM 编译码系统动态范围样板值图：

动态范围测试框图：

四、 实验步骤

（一）时钟部分：

1. 主振频率为4096KHz ；用示波器在测试点(1)观察主振波形，用示波器测量其频率。同样在(2) 、(3)和(4)观察并测量其它时钟信号，并记录各点波形的频率和幅度。

（二）PCM 编译码器：

1.音频信号(f=1KHz,Vpp=2V) 从(5)、(5’)输入；在(6)观察到PCM 编码输出的码流；

2.连接(6)-(7)，在测试点(8)可观察到经译码和接收低通滤波器恢复出的输出音频信号，记录测试此点的波形参数。

（三）系统性能测试：

1. 动态范围：取输入信号的最大幅度为5Vpp ，信号由小至大调节，测出此时的S/N 值，记录于表。

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)，在此电平下测试不同频率下的信噪比值。频率选择在500Hz 、1000Hz 、1500Hz 、2000Hz 、3000Hz ；记录对应的信噪比。

3. 频率特性：选一合适的输入电平(Vin=2Vpp) ，改变输入信号的频率，在(8)处逐频率点测出译码输出信号的电压值，频率特性测试数据记录于表。

音频 发生器 可变 衰减器

编码器

失真仪

译码器

示波器

五、实验数据处理

实验得到的数据如下：

（一）(1)：主振波形

f=4.098MHz；T=244.8ns；

Vpp=3.16V

(2)：位定时波形

f=2.047MHz；T=488.3ns；

Vpp=3.36V

(3)：主同步波形

f=8KHz；T=125μs；Vpp=3.32V

(4)：路时钟波形

f=8KHz；T=125μs；Vpp=3.32V

（二）(6)点：码流

用光标限定ΔT=3.92μs

从图中可以看出码流为：

10110011(8位)

(8)点：输出音频信号波形

Vpp=1.47V；f=996Hz

输入信号频率为1KHz,说明解

调结果与输入信号相差很小

(三).1：得到的数据如下表所示：

0dB -10dB -20dB -30dB -40dB Vin(mV)pp 5000 1620 540 164 58

S/N(dB) 39 37.5 38.5 37.5 32.2 由实验数据作得动态特性图如下：

2：得到的数据如下表所示：

F(Hz) 500 1000 1500 2000 3000

S/N(dB) 38.5 39 36.5 35.5 32.2

由实验数据作得信噪比特性图如下：

图系统信噪比受频

率影响小。

3：得到的数据如下表所示：

F(Hz)100 500 1000 2000 3000 4000

Vout(V) 0.448 2.68 2.76 2.76 2.80 0.162

由实验数据作得频率特性图如下：

此结果与理论的频

率特性大致一样。

理论的结果是：

在频率大约为

300Hz-3KHz,Vpp不

变。

六、实验报告思考题

1.PCM编译码系统由哪些部分构成？各部分的作用是什么？

答：PCM编译码系统由收滤波器，发滤波器，编码器，译码器，合路，分路构成。滤波器的作用滤掉不必要的频率成分，减少噪声干扰。编码器的任务是根据输入的样值得到相应的8位二进制代码。译码的作用是把收到的PCM 信号还原成相应的样值信号。

2.对PCM和△M系统的性能比较，总结它们各自的特点。

答：PCM和△M都是模拟信号数字化的基本方法,△M实际上是DPCM的一种特例。在相同的信道传输速率下，对于量化信噪比，在传输速率低时，△M性