实验一：信号发生器系统实验

实验一 信号发生器系统实验

一、 实验目的

1. 了解多种时钟信号的产生方法；

2. 掌握用数字电路产生伪随机序列码的实现方法；

3. 了解PCM 编码中的收、发帧同步信号的产生过程；

4.

掌握数字示波器的使用方法。

二、 预习要求

阅读本实验的原理内容，理解信号发生器系统的原理，熟悉各芯片功能。

三、 实验仪器仪表及所用芯片

（一） 实验仪器仪表

1. +5V 、+12V 、-12V 三组直流稳压电源

2. 数字示波器

3. 电子与通信原理实验系统实验箱

4. 三用表

（二） 实验用芯片的介绍 1. 74LS04 六倒相器 （1） 典型参数：ns t PD 5.9=，mW P D 2=/门 （2） 逻辑表达式：A Y = （3） 外引线排列及逻辑图

3A 4A

5A

6A

1Y 2Y 3Y

4Y

5Y

6Y

2A 1A

2. 74LS10 三输入与非门（3个） （1） 典型参数：ns t PD 5.9=，mW P D 2=/门 （2） 逻辑表达式：ABC Y = （3） 外引线排列及逻辑图

1A

1B

1C

1Y

2A

2B

2C

2Y

3Y

3C

3B

3A

3. 74LS74 双D 型正沿触发器（带预置和清零）

（1） 典型参数：MHz f DK 33=，mW P D 2=/门 （2）

PR 预置 * 不稳定状态

CLR

清零

✁ 时钟脉冲上升沿

CLK

时钟 X 任意状态 （3） 外引线排列及逻辑图：

4. 74LS86 二输入异或门（4个） （1） 典型参数：ns t PD 10=，mW P D

5.7=/门 （2）

（3） 逻辑表达式：B A B A B A Y +=⊕= （4） 外引线排列及逻辑图

5. 74LS161 可预置四位二进制计数器（直接清零） （1） 典型参数：MHz f 25=，mW P D 93=/门 （2）

（3

（4

6. TL084 双极JFET 四运算放大器

四、 实验电路工作原理

时钟信号是其他各级电路的重要组成部分，在通信电路及其他电路中，若没有时钟信号，则电路基本工作条件得不到满足而无法工作。因此，我们在做电子与通信原理各项实验时，必须先对所有的时钟信号加以了解、熟悉，以便能顺利地进行后面的各项实验。

（一） 电路组成

信号发生器电路供给实验箱各实验系统的各种时钟信号和其他有用信号与测试信号，实验电路原理框图如图1-1所示：

2KHz

32KHz 时钟图

1-1 信号发生器原理框图

图1-2 是信号发生器电原理图，由以下电路组成：

1、内时钟信号源；

2、多极分频极脉冲编码调制（PCM CODEC）系统收、发帧同步信号产生电路；

3、伪随机序列码产生电路；

4、简易正弦信号发生电路。

（二）电路工作原理

1、内时钟信号源

内时钟信号源电路由晶振J101（4.096MHz）、电阻R101（1KΩ）和R102（1KΩ）、电容C101（0.01μf）、非门U101：A（74LS04）和U101：B（74LS04）、U106：B（74LS74）组成。若电路加电工作后，在U101：A的输出端输出一个比较理想的方波信号，输出振荡频率为4.096MHz，经过D触发器进行二分频，输出为2.048MHz方波信号，输出送到信号转接开关K101的1脚。

2、三级基准信号分频电路及PCM编码调制收发帧同步信号产生电路

该电路的输入时钟信号为2.048MHz方波，即测量点TP101端，三级基准信号分频电路及PCM编码调制收发帧同步信号均由可预置四位二进制计数器（带直接清零）组成的三级分频电路组成，逐次分频变成8KHz窄脉冲。

U102、U103、U104（74LS161）的第二引脚为各级时钟输入端，输入时钟为2.048MHz、128KHz、8KHz。数据输入端P3、P2、P1、P0均接地，为低电平这样每次均从零开始计数，当计数到16个脉冲后，其15引脚为进位输出端，输出一个被除16的128KHz、8KHz窄脉冲信号。各级的Q0、Q1、Q2、Q3输出均为2分频输出波形。由第一级分频电路产生的128KHz 窄脉冲和由第二级分频电路产生的8KHz窄脉冲进行与非后输出，即为PCM编译码器中的收、发分频同步信号，波形如图1-3所示。

10-6

W 10101P2

2010图1-2 信号发生器电路电原理图

U106 B-11TP 101U102-14U102-13U102-124096 KHz 2048 KHz 1024 KHz 512 KHz 256 KHz 128 KHz U102-111

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

U102-TC TP102

128 KHz

进位脉冲

U103-14U103-12U103-1164 KHz 32KHz 16 KHz 8 KHz U103-TC TP103

U103-138 KHz

进位脉冲

1

2

3

4

5

6

7

8

9

TP107TP108

32KHz /2KHz PN 序列

128 KHz 进位脉冲8 KHz 进位脉冲8 KHz 窄脉冲反相8 KHz 窄脉冲正相

. . .

12

1516

. . .

U102-TC TP102U103-TC TP103U108B-6TP104

1-3 信号发生器输出波形图

3、 伪随机码发生器电路

众所周知，伪随机序列，也称作m 序列，它的显著特点是：（a ）随机性，（b ）预先可确定性，（c ）可重复实现。从而在实际通信领域中得到广泛应用。在通信系统综合实验、通信系统的误码检测实验以及其他单元实验中，都用到伪随机序列发生器，主要是作为数据源，用来产生伪随机序列。

本实验电路采用的是一种带有两个反馈抽头线圈的3级反馈移位寄存器。其原理如图1-4所示。若设初始状态为111（Q2Q1Q0=111），则在CP 时钟的作用下移位一次后，由Q1与Q2模二和产生新的输入Q=Q0⊕Q1=1⊕1=0，则新状态为Q2Q1Q0=011；当移位二次时，由Q1与Q2模二和产生新的输入Q=Q0⊕Q1=1⊕1=0，则新状态改变为Q2Q1Q0=001；当移位三次后，新状态为Q2Q1Q0=100；移位四次后，新状态为Q2Q1Q0=010；移位五次后，新状态为Q2Q1Q0=101；移位六次后，新状态为Q2Q1Q0=110；移位七次后，新状态为Q2Q1Q0=111，即又回到初始状态。该状态转移情况可以直观地用状态转移图表示。如图1-5所示。也可以把上述各种移位后的状态列表表示。如表1-1所示。