通信原理实验二

实验二PCM/ADPCM编译码器系统

一、实验原理

PCM编译码器模块电路工作原理与ADPCM编译码器模块电路完全一样（参见实验系统概述2.5节ADPCM编译码模块）。PCM编译码模块中的各跳线功能以及各测试点的定义与ADPCM编译码模块相同。

该单元的电路框图见图4.1。

图4.1PCM模块电路组成框图

二、实验仪器

1、Z H5001通信原理综合实验系统一台

2、20MHz双踪示波器一台

3、函数信号发生器一台

三、实验目的

1、了解语音编码的工作原理，验证PCM编译码原理；

2、熟悉PCM抽样时钟、编码数据和输入/输出时钟之间的关系；

3、了解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用；

4、熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法.

四、回答预习问题

提前预习ADPCM编译码模块、交换接续控制模块的电路工作原理和跳线开关设置。

1、简述PCM编码调制的原理（抽样、量化、编码的过程）。

PCM 脉冲编码调制：数字通信的编码方式之一。主要过程是将话音、图像等模拟信号每隔一定时间进行取样，使其离散化，同时将抽样值按分层单位四舍五入取整量化，同时将抽样值按一组二进制码来表示抽样脉冲的幅值。

抽样是把模拟信号以其信号带宽2倍以上的频率提取样值，变为在时间轴上离散的抽样信号的过程。

抽样信号虽然是时间轴上离散的信号，但仍然是模拟信号，其样值在一定的取值范围内，可有无限多个值。显然，对无限个样值一一给出数字码组来对应是不可

能的。为了实现以数字码表示样值，必须采用“四舍五入”的方法把样值分级“取整”，使一定取值范围内的样值由无限多个值变为有限个值。这一过程称为量化。

量化后的抽样信号在一定的取值范围内仅有有限个可取的样值，且信号正、负幅度分布的对称性使正、负样值的个数相等，正、负向的量化级对称分布。若将有

限个量化样值的绝对值从小到大依次排列，并对应地依次赋予一个十进制数字代码（例如，赋予样值0的十进制数字代码为0），在码前以“+”、“－”号为前缀，来区分样值的正、负，则量化后的抽样信号就转化为按抽样时序排列的一串十进制数字码流，即十进制数字信号。简单高效的数据系统是二进制码系统，因此，应将十进制数字代码变换成二进制编码。根据十进制数字代码的总个数，可以确定所需二进

制编码的位数，即字长。这种把量化的抽样信号变换成给定字长的二进制码流的过程称为编码。

2、简述均匀量化和非均匀量化区别。

按照量化级的划分方式分，有均匀量化和非均匀量化。均匀量化：ADC输入动态范围被均匀地划分为2^n份。非均匀量化：ADC输入动态范围的划分不均匀，一般用类似指数的曲线进行量化。非均匀量化是针对均匀量化提出的，因为一般的语音信号中，绝大部分是小幅度的信号，且人耳听觉遵循指数规律。为了保证关心的信号能够被更精确的还原，我们应该将更多的bit用于表示小信号。常见的非均匀量化有A律和μ率等，它们的区别在于量化曲线不同。

3、话音信号的频带范围是多少？CCITT规定的PCM编码的抽样速率、信息传输速率

是多少？

CCITT规定电话通信中的语音信号的频率范围是：300~3400Hz，依照抽样定理，抽样速率至少为6800Hz，目前PCM编码普遍采用8000Hz。

4、查阅PCM/ADPCM电路工作原理图，分析PCM编译码模块的电路组成，说明集

成电路MC145540、TL082、U503的管脚分布和功能，分析电路中所有跳线开关和电位器的功能和作用（K501-K504、K001、W501、W502）。

引脚主要功能引脚主要功能

1 发送增益15 串行控制口时钟输入

2 发送模拟输入(反相) 16 串行控制口发送输出

3 发送模拟输入(同相) 17 串行控制口接收输入

4 模拟地输出18 帧同步,发送

5 接收模拟输出19 比特时钟,发送

6 辅助音频功率输出(反相) 20 数据,发送

7 辅助音频功率输出(同相) 21 信号处理器时钟

8 数字信号处理器电源输出22 接电源负极

9 外部电源输入23 电荷激励电容器引脚

10 功率放大器输入24 电荷激励电容器引脚

11 功率放大器输出(反相) 25 数据接收

12 功率放大器输出(同相) 26 比特时钟接收

13 省电输入/复位27 帧同步接收

14 串行控制口使能输入28 正电源输入/

跳线开关K501是用于选择正常的发送话音信号还是测试信号，当K501置于1_2时（N：左端），选择来自用户接口单元的话音信号；当K501置于2_3时（T：右端）选择测试信号，外部测试信号主要用于测试PCM/ADPCM的编译码特性。测试信号受接续模块中跳线器K001控制：K001设置在2_3位置（右端），测试信号来自J005输入信号；K001设置在1_2位置（左端），测试信号来自实验箱自身产生的1KHz信号。

跳线器K502用于设置发通道的信号电平，当K502置于1_2时（N：左端），选择缺省的电平设置；当K502置于2_3时（T：右端），将通过调整电位器W501设置发通道的信号电平。

跳线器K504用于设置PCM/ADPCM自是处于正常工作状态还是处于自环状态，当K504置于1_2时（MUX：左端）时，译码器输入数据来自解复接模块；当K504置于3_4时（ADPCM2：中间），译码器输入数据直接来自对方ADPCM2模块（不经过信道）；当K504置于5_6时(LOOP：右端)，则PCM/ADPCM模块将处于自环状态（自发自收状态）。

跳线器K503用于设置收通道的信号电平，当K503置于1_2时（N：左端），选择缺省的电平设置；当K503置于2_3时（T：右端），将通过调整电位器W502设置收通道的信号电平。

因用户1→用户2与用户2→用户1的传输信道是非对称的，ADPCM模块2中的K604跳线开关与ADPCM模块1不同（K601-603同K501-503）。跳线器K604用于设置PCM/ADPCM编码器是处于正常工作状态还是处于自环状态，当K604置于1_2时（CH：左端）时，输入数据来自信道，即汉明译码模块；当K604置于3_4时（ADPCM1：中间），输入数据直接来自对方ADPCM1模块；当K604置于5_6时(LOOP：右端)，则PCM/ADPCM