脉冲编码调制(PCM)及系统实验报告

一、实验目的

1．掌握PCM 编译码原理与系统性能测试。

2．熟悉PCM 编译码专用集成芯片的功能和使用方法。

3．学习PCM 编译码器的硬件实现电路，掌握它的调整测试方法。

二、实验仪器

1．PCM/ADPCM 编译码模块，位号：H

2．时钟与基带数据产生器模块，位号:G

3．20M 双踪示波器1台，低频信号源1台（选用），频率计1台（选用）

4．信号连接线3根，小平口螺丝刀1只

三、实验原理

脉冲编码调制（PCM ）是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号在信道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码三个过程完成的。

PCM 通信系统的实验方框图如图2-1所示。

图2-1 PCM 通信系统实验方框图

在PCM 脉冲编码调制中，话音信号经防混叠低通滤波器后进行脉冲抽样，变成时间上离散的PAM 脉冲序列，然后将幅度连续的PAM 脉冲序列用类似于“四舍五入”办法划归为有限种幅度，每一种幅度对应一组代码，因此PAM 脉冲序列将转换成二进制编码序列。对于电话，CCITT 规定抽样率为8KHz ，每一抽样值编8位码（即为28

=256个量化级），因而每话路PCM 编码后的标准数码率是64kB 。本实验应用的单路PCM 编、译码电路是TP3057芯片（见图6-1中的虚线框）。此芯片采用a 律十三折线编码，它设计应用于PCM 30/32系统中。它每一帧分32个时隙，采用时分复用方式，最多允许接入30个用户，每个用户各占据一个时隙，另外两个时隙分別用于同步和标志信号传送，系统码元速率为2.048MB 。各用户PCM 编码数据的发送和接收,受发送时序与接收时序控制,它仅在某一个特定的时隙中被发送和接收，而不同用户占据不同的时隙。若仅有一个用户，在一个PCM 帧里只能在某一个特定的时隙发送和接收该用户的PCM 编码数据，在其它时隙没有数据输入或输出。

本实验模块中，为了降低对测试示波器的要求，将PCM 帧的传输速率设置为64Kbit/s 模拟 信号 抽 样 量 化

34P02 34P04 34P03

34P01 编 码 信 道 译 码 低 通

滤 波 再 生 工作时钟

A/D

D/A

TP3057

P04 收端

功放

P14 P15

或128Kbit/s两种，这样增加了编码数据码元的宽度，便于用低端示波器观测。此时一个PCM 帧里，可容纳的PCM编码分别为1路或2路。另外，发送时序FSX与接收时序FSR使用相同的时序，测试点为34TP01。实验结构框图已在模块上画出了，实验时需用信号连接线连接34P02和34P04两铆孔，即将编码数据直接送到译码端，传输信道可视为理想信道。帧脉冲和PCM编码数据（128K）实测波形，相邻帧脉冲之间时间间隔为125us。

另外， TP3057芯片内部模拟信号的输入端有一个语音带通滤波器，其通带为200HZ～4000HZ，所以输入的模拟信号频率只能在这个范围内有效。

四、实验设置

1．模拟信号源模块

K01：非同步函数信号类型选择，正弦波、三角波、方波。

W01：非同步函数信号的直流电平调节，调节范围至少为0～2V，视信号幅度而定，一般调节为0V。

W02：非同步函数信号的频率调节，一般使用频率值范围为1～4KHZ。

W03：非同步函数信号的幅度调节，一般使用峰峰值范围为0～4V。

P03：非同步函数信号的输出连接铆孔。

W04: 同步函数信号的幅度调节，一般使用峰峰值范围为0～4V。

P04：同步正弦波信号的输出连接铆孔。

J02A：用户电话A的电话水晶头接口。

P05: 用户电话A语音信号发送输出铆孔。

P06: 用户电话A语音信号接收输入铆孔。

J02B：用户电话B的电话水晶头接口。

P07: 用户电话B语音信号发送输出铆孔。

P08: 用户电话B语音信号接收输入铆孔。

2．PCM/ADPCM编译码模块

34TP01：发送时序FSX和接收时序FSR输入测试点，频率为8KHz的矩形窄脉冲；

34TP02：PCM线路编译时钟信号的输入测试点；

34P01：模拟信号的输入铆孔；

34P02：PCM编码的输出铆孔；

34P03：PCM译码的输入铆孔；

34P04：译码输出的模拟信号铆孔，波形应分别与34P01同。

注：一路数字编码输出波形为8比特编码(一般为7个半码元波形,最后半个码元波形被芯片内部移位寄存器在装载下一路数据前复位时丢失掉)，数据的速率由编译时钟决定，其中第一位为语音信号编码后的符号位，后七位为语音信号编码后的电平值。

五、实验内容及步骤

1．插入有关实验模块：

在关闭系统电源的条件下，将“时钟与基带数据发生模块”、“PCM/ADPCM编译码模块”，插到底板“G、H”号的位置插座上（具体位置可见底板右下角的“实验模块位置分布表”）。注意模块插头与底板插座的防呆口一致，模块位号与底板位号的一致。

2．信号线连接：

用专用导线将P04、34P01；34P02、34P03；34P04、P15。注意连接铆孔的箭头指向，将输出铆孔连接输入铆孔（语音信号可不经过P14终端滤波，而直接从P15送入功放）。

3．加电：

打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。

4．PCM的编码时钟设定：

“时钟与基带数据产生器模块”上的拨码器4SW02设置“01000”，则PCM的编码时钟为64KHZ（后面将简写为：拨码器4SW02）。拨码器4SW02设置“01001”，则PCM的编码时钟为128KHZ。

5．同步正弦波幅度调节及监测：

“同步正弦波”上提供了频率2KHZ的同步正弦波，幅度由W04电位器调节。满足PCM 输入模拟信号频率在300～3400HZ语音范围内的要求，可用频率计监测此点信号频率。

6．时钟为64KHZ，同步正弦波及 PCM编码数据观察：

拨码器4SW02设置“01000”，则PCM的编码时钟为64KHZ。

双踪示波器探头分别接在测量点34P01和34P02，观察同步正弦波及 PCM编码数据。调节W04电位器，改变同步正弦波幅度，并仔细观察PCM编码数据的变化。注意，此时时钟为64KHZ，一帧中只能容纳1路信号。

7．时钟为128KHZ同步正弦波及 PCM编码数据观察：

拨码器4SW02设置“01001”，则PCM的编码时钟为128KHZ。

双踪示波器探头分别接在测量点34TP01和34P02，观察同步正弦波及 PCM编码数据。调节W04电位器，改变同步正弦波幅度，并仔细观察PCM编码数据的变化。注意，此时时钟为128KHZ，一帧中能容纳2路信号。本PCM编码仅一路信号，故仅占用一帧中的一半时隙。

8．非同步正弦波及 PCM编码数据观察：

改用非同步函数信号输入，分别改变输入模拟信号的幅度和频率，重复上列6、7步骤，观察非步正弦波及 PCM编码数据波形。注意，由于非同步正弦波频率与抽样、编码时钟不同步，需仔细调节非同步正弦波频率才能在普通示波器上看到稳定的编码数据波形。

9．语音信号PCM编码、译码试听：

用专用导线将P05（用户电话A语音信号发送输出）与34P01（模拟信号的输入）连接；34P04（译码输出的模拟信号）与P08（用户电话B语音信号接收输入）或与P14连接，并对着用户电话A话筒讲话，在用户电话B耳机或扬声器试听，直观感受PCM编码译码的效果（功放前置低通滤波器默认截止频率为3.4KHZ）。