简单增量调制实验

简单增量调制

一、实验目的：

1. 加深理解简单增量调制系统的基本工作原理及电路组成；

2. 学会对简单增量调制系统工作过程的检查和测试方法；

3. 熟悉简单增量调制系统在不同抽样速率下跟踪输入信号变化率的性能；

4. 准确建立关于一般量化噪声、过载噪声及最大量化信噪比的概念。 二、实验内容：

1.

在系统输入信号幅度为零的情况下，测量系统的跟踪斜率Ｋ（积分台阶δ及抽样间隔t ∆，/k t δ=∆），并在时间上对应画出系统各点波形；

2. 改变系统输入正弦信号的幅度与系统抽样频率的数值，分别测量系统处于起始编

码、编码状态及临界状态下的系统输入信号幅度，同时分别画出系统各观察点在输入信号一周期内所对应的波形； 3. 编码动态范围测量： min max 20lg /DC A A =

4.

最大量化信噪比的测量：

3

2

/0.04/O q b m S N f fk f ≈

三、实验仪器：

1. 双踪示波器一台；

2. 简单增量调制实验系统一套；

3. 失真度仪一部。

4. 双路稳压电源一台。 四、实验组成框图和电原理图：

简单增量调制的组成框图如图3.1所示，图3.2为定时信号及正弦信号产生电路的电原

理图。

图3.1 简单增量调制的组成框图

图3.1中，发端由正弦信号产生电路、相减器、编码器、本地译码器、定时脉冲产生器等五个单元组成；接收端由接收译码器、低通滤波器、放大器三个单元组成。

cp 1

cp 2z 弦波

图3.2 定时信号及正弦信号产生电路的电原理图。

图3.2中，定时产生电路和正弦信号产生电路用来提供模拟信号波形和本实验所设置的抽样时钟，工作原理是11.0592Z MH 晶体和与非门组成的振荡器，经除288、除2电路后，分别产生38.4kHz 和19.2

kHz 的定时脉冲，其脉冲宽度为1s µ，两种抽样脉冲可通过开关选择。对19.2kHz 进行16分频后得到1.2kHz 的方波信号，经低通滤波器取其基波便得到了正弦信号，其幅度可通过电位器6W 在0~3.5伏范围内连续变化。

图3.3是简单增量调制的电原理图。图3.4是简单增量调制接收端的电原理图。图3.5是低通滤波器、放大器的电原理图。

图3.3 简单增量调制发端的电原理图。

图3.4 简单增量调制接收端的电原理图。

图3.5 低通滤波器、放大器的电原理图。

五、实验的基本原理：

在系统的发送端，正弦信号()m t 与本地译码器输出()o m t 在相减器中相减，在相减器的输出端得到了k （k 为相减器的增益）倍的()m t 与()o m t 的差值()k t ε。编码器按照定时脉冲规定的节拍对()k t ε进行编码，若()k t ε是正极性的，则编码器输出为“1”码；若()k t ε是负极性的，则编码器输出为“0”码。编码器输出的数字码流一方面经信道送至系统的接

收端，另一方面送回本地译码器。为“1”码时，本地译码器上升一个台阶∆，为“0”码时，本地译码器下降一个台阶∆，于是本地译码器输出一个与系统输入信号()m t 相似的“阶梯”波形()o m t 。接收端的译码器工作过程仍象发送端本地译码器那样，接收到“1”码时，上升一个台阶∆。接收到“0”码时，下降一个台阶∆。获得的“阶梯”波形输送至有源低通滤波器。经滤波器平滑后输出的是幅度较小的恢复信号'

()m t 。进行放大后得到了幅度较大的系统输出信号。 六、实验步骤：

本实验系统的面板如图3.6所示。图中给出了系统组成框图及测试孔，实验时请按下列步骤操作

+12V -6V

简单增量调制系统

图3.6 实验系统的面板图

（1） 在实验板未接电源前，把稳压电源的电压值分别调到12+伏、6−伏。然后关闭

电源。并按照实验板电源插孔标出的值无误地接入电源；

（2） 把示波器、电源、实验板三者的地线可靠地连接在一起； （3） 开启稳压电源和示波器，用示波器分别在“正弦信号产生电路”的输出孔和“定

时脉冲产生电路”的输出测试孔上观察是否有正常输出。

（4） 将系统输入信号（面板上的“信号输出”孔）和“信号入”用导线连接起来，并将定时脉冲开关K 置于38.4kHz 位置上；

（5） 将5020COS 型示波器探头的其中之一接在“正弦信号输出”端，灵敏度选择

开关置于0.01/V cm 档级，调电位器，使正弦信号的幅度为零；

（6） 将5020COS 型示波器“显示方式”开关置于“交替”位，同时观察编码器和

译码器的输出()o p t 、()o m t 的波形。由于这时()0m t =，所以编出的正确码流为101010这样的交替码。如果不是这种码型，则调面板上的“01交替旋钮”，至调出的码流正常为止。然后调“δ调节旋钮”，把本地译码器的输出幅度调至100mv （用示波器读取该置，方法是灵敏度选择开关置在0.01/V cm 档级，灵敏度微调旋钮至校准位，考虑到示波器探头对信号有10倍的衰减，所以波形的幅度应占一格）。记下此值即为台阶电压δ，测出抽样间隔t ∆，计算出系统的跟踪斜率K ，分别画出()o p t 、()o m t 的波形；

（7） 缓慢旋动正弦信号的“幅度”旋钮，使系统输入信号的幅度增大，用示波器观

察编码器输出波形()m t 与本地译码器输出波形()o m t 以及系统输入信号波形

()m t 与系统输出波形'()m t ，同时，也注意观察量化误差波形()t ε。第一步，

观察起始编码状态。信号()m t 由零缓慢增大，用示波器监视本地译码器的三角波，当三角波开始起伏时，系统即工作在起始编码状态，停止增大()m t ，记录这时()m t 的幅值即为min A ，画出一周期内所对应的()o p t 、()o m t 、()m t 、'

()m t 的波形。第二步，观察编码状态。继续增大()m t ，系统在

()

dm t K dt

<的范围内都能跟踪输入信号()m t ，选择一适当的()m t ，记下其幅值，画出这一()m t 在一周内所对应的()o p t 、()o m t 、'

()m t 的波形。第三步，观察临界过载状态，记下这时的()m t 幅值即为max A 画出()o p t 、()o m t 、()m t 、'

()m t 的波形。关于

()

dm t K dt

=的含意如图3.7所示。

t

dm(t)dm(t)dm(t)

图3.7 实验判别临界过载状态的示意图

（8）将失真度仪接在“恢复信号”插孔上，并将示波器插入译码器测试孔，然后旋动“幅

度”旋钮，使()m t 逐渐加大至临界过载点，这时失真度仪上的数值的倒数即为量