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实验三 PCMADPCM编译码实验

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实验三PCM/ADPCM编译码实验
一、实验原理和电路说明
PCM/ADPCM编译码模块将来自用户接口模块的模拟信号进行PCM/ADPCM编译码，该模块采用MC145540集成电路完成PCM/ADPCM编译码功能。

该器件具有多种工作模式和功能，工作前通过显示控制模块将其配置成直接PCM或ADPCM模式（直接将PCM码进行打包传输），使其具有以下功能：
1、对来自接口模块发支路的模拟信号进行PCM编码输出。

2、将输入的PCM码字进行译码（即通话对方的PCM码字），并将译码之后的模拟信
号送入用户接口模块。

在通信原理实验平台中，两个电话用户接口分别有一个PCM/ADPCM编译码模块。

本实验仅以第一路PCM/ADPCM编译码原理进行说明，另一个模块原理与第一路模块相同，不再重述。

PCM编译码器模块电路与ADPCM编译码器模块电路完全一样，由语音编译码集成电路U502（MC145540）、运放U501（TL082）、晶振U503（20.48MHz）及相应的跳线开关、电位器组成。

电路工作原理如下：
PCM/ADPCM编译码模块中，由收、发两个支路组成，在发送支路上发送信号经U501A 运放后放大后，送入U502的2脚进行PCM/ADPCM编码。

编码输出时钟为BCLK（256KHz），编码数据从U502的20脚输出（DT_ADPCM1），FSX为编码抽样时钟（8KHz）。

编码之后的数据结果送入后续数据复接模块进行处理，或直接送到对方PCM/ADPCM译码单元。

在接收支路中，收数据是来自解数据复接模块的信号（DT_ADPCM_MUX），或是直接来自对方PCM/ADPCM编码单元信号（DT_ADPCM2），在接收帧同步时钟FSX（8KHz）与接收输入时钟BCLK（256KHz）的共同作用下，将接收数据送入U502中进行PCM/ADPCM译码。

译码之后的模拟信号经运放U501B放大缓冲输出，送到用户接口模块中。

PCM/ADPCM编译码模块中的各跳线功能如下：
1、跳线开关K501是用于选择输入信号，当K501置于N（正常）位置时，选择来自用
户接口单元的话音信号；当K501置于T（测试）位置时选择测试信号。

测试信号主要用于测试PCM/ADPCM的编译码特性。

测试信号可以选择外部测试信号或内部
测试信号，当设置在交换模块内的跳线开关KO01设置在1_2位置（左端）时，选择内部1KHz测试信号；当设置在2_3位置（右端）时选择外部测试信号，测试信号从J005模拟测试端口输入。

2、跳线器K502用于设置发送通道的增益选择，当K502置于N（正常）位置时，选择
系统平台缺省的增益设置；当K502置于T（调试）位置时可将通过调整电位器W501设置发通道的增益。

3、跳线器K504用于设置PCM/ADPCM译码器数据信号选择，当K504置于MUX（左）
时处于正常状态，解码数据来自解数据复接模块的信号；当K504置于ADPCM2（中）时处于正常状态，解码数据直接来自对方PCM/ADPCM编码单元信号；当K504置于LOOP（右）时PCM/ADPCM单元将处于自环状态。

4、跳线器K503用于设置接收通道增益选择，当K503置于N（正常）时，选择系统平
台缺省的增益设置；当K503置于T（调试）时将通过调整电位器W502设置收通道的增益。

该单元的电路框图见图3. 1。

二个模块电路完全相同。

在该模块中，各测试点的定义如下：
1、TP501：发送模拟信号测试点
2、TP502：PCM/ADPCM发送码字
3、TP503：PCM/ADPCM编码器输入/输出时钟
4、TP504：PCM/ADPCM编码抽样时钟
5、TP505：PCM/ADPCM接收码字
6、TP506：接收模拟信号测试点
二、实验内容
准备工作：将跳线恢复初始位置，将跳线开关K501设置在T位置，通过菜单选择“PCM”编码方式。

此时，系统将MC145540设置为PCM模式。

1.PCM编码信号输出时钟和帧同步时隙信号观测
用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503），观测时以TP504做同步。

分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的频率、占空比以及它们之间的对应关系等。

2.抽样时钟信号与PCM编码数据测量
用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。

用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。

分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。

由于是对1kHz信号进行8KHz采样，因此必须记录下连续的8个编码数据。

由测量数据，按照A律13折线或Mu律15折线编码规则通过matlab计算恢复正弦波形。

3.PCM译码信号测量
将K504设置在LOOP位置（右端），此时PCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。

用示波器同时观测解码器输出信号端口（TP506）和编码器输入信号端口（TP501），观测信号时以TP501做同步。

改变正弦波频率和幅度，找出能够正确译码的最大幅度和最
大频率。

利用FFT功能，分别记录下能够正确译码的两组频率和两组幅度下译码信号和噪声幅度。

4.ADPCM编码信号输出时钟和帧同步时隙信号观测
通过菜单选择“ADPCM”编码方式。

此时，系统将MC145540设置为ADPCM模式。

用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503），观测时以TP504做同步。

分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的频率、占空比以及它们之间的对应关系等。

5.抽样时钟信号与ADPCM编码数据测量
用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。

用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。

6.ADPCM译码信号测量
将K504设置在LOOP位置（右端），此时ADPCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。

用示波器同时观测解码器输出信号端口（TP506）和编码器输入信号端口（TP501），观测信号时以TP501做同步。

改变正弦波频率和幅度，找出能够正确译码的最大幅度和最大频率。

利用FFT功能，分别记录下与PCM译码相同的两组频率和两组幅度下译码信号和噪声幅度。

大致比较PCM编译码与ADPCM编译码的信噪比。

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Matlab与Sinmulink仿真应用(实验三 PCM编码、译码)

Matlab与Sinmulink仿真应用(实验三 PCM编码、译码)

2. PCM编译码模块原理 本模块的原理方框图图3-2所示，电原理图如图3-3所示（见附 录），模块内部使用+5V和-5V电压，其中-5V电压由-12V电源经7905变 换得到。
图3-2 PCM编译码原理方框图
该模块上有以下测试点和输入点：
BS
PCM基群时钟信号(位同步信号)测试点
SL0
PCM基群第0个时隙同步信号
(11) DX (12) FSX
(13) TSX (14) GSX
图3-5 TP3057内部方框图 发送部分PCM码流三态门输出端。 发送部分帧同步信号输入端，此信号为8KHz脉冲序
列。 漏极开路输出端，在编码时隙输出低电平。 发送部分增益调整信号输入端。
(15) VFXi- 发送部分放大器反向输入端。 (16) VFXi＋ 发送部分放大器正向输入端。
步复接(即不需要进行码速调整)。又由于两个编码器输出数据处于不同
时隙，故可对PCM-A和PCM-B进行线或。本模块中用或门74LS32对PCM-
A、PCM-B及帧同步信号进行复接。在译码之前，不需要对P到了对信号分路的作用。
3. TP3057简介
本模块的核心器件是A律PCM编译码集成电路TP3057，它是CMOS工艺
TP3057由发送和接收两部分组成，其功能简述如下。 发送部分： 包括可调增益放大器、抗混淆滤波器、低通滤波器、高通滤波器、 压缩A/D转换器。抗混淆滤波器对采样频率提供30dB以上的衰减从而避 免了任何片外滤波器的加入。低通滤波器是5阶的、时钟频率为 128MHz。高通滤波器是3阶的、时钟频率为32KHz。高通滤波器的输出信 号送给阶梯波产生器(采样频率为8KHz)。阶梯波产生器、逐次逼近寄存 器（S·A·R）、比较器以及符号比特提取单元等4个部分共同组成一个压 缩式A/D转换器。S·A·R输出的并行码经并/串转换后成PCM信号。参考信 号源提供各种精确的基准电压，允许编码输入电压最大幅度为5VP-P。 发帧同步信号FSX为采样信号。每个采样脉冲都使编码器进行两项 工作：在8比特位同步信号BCLKX的作用下，将采样值进行8位编码并存 入逐次逼近寄存器；将前一采样值的编码结果通过输出端DX输出。在8 比特位同步信号以后，DX端处于高阻状态。 接收部分： 包括扩张D/A转换器和低通滤波器。低通滤波器符合AT&T D3/D4标 准和CCITT建议。D/A转换器由串/并变换、D/A寄存器组成、D/A阶梯波 形成等部分构成。在收帧同步脉冲FSR上升沿及其之后的8个位同步脉冲 BCLKR作用下，8比特PCM数据进入接收数据寄存器(即D/A寄存器)，D/A 阶梯波单元对8比特PCM数据进行D/A变换并保持变换后的信号形成阶梯 波信号。此信号被送到时钟频率为128KHz的开关电容低通滤波器，此低 通滤波器对阶梯波进行平滑滤波并对孔径失真(sinx)/x进行补尝。 在通信工程中，主要用动态范围和频率特性来说明PCM编译码器的 性能。 动态范围的定义是译码器输出信噪比大于25dB时允许编码器输入信 号幅度的变化范围。PCM编译码器的动态范围应大于图3-6所示的CCITT 建议框架（样板值）。 当编码器输入信号幅度超过其动态范围时，出现过载噪声，故编码 输入信号幅度过大时量化信噪比急剧下降。TP3057编译码系统不过载输 入信号的最大幅度为5VP-P。 由于采用对数压扩技术，PCM编译码系统可以改善小信号的量化信噪 比，TP3057采用A律13折线对信号进行压扩。当信号处于某一段落时， 量化噪声不变(因在此段落内对信号进行均匀量化)，因此在同一段落内
pcm编译码实验报告

pcm编译码实验报告

pcm编译码实验报告PCM编码实验报告引言在数字通信领域中，编码和解码是非常重要的环节。

编码是将原始信号转换为数字信号的过程，而解码则是将数字信号还原为原始信号的过程。

PCM编码（Pulse Code Modulation）是一种常用的数字信号编码方法，广泛应用于音频和视频传输等领域。

本实验旨在通过实际操作，深入理解PCM编码的原理和实现过程。

实验目的1. 了解PCM编码的基本原理和概念；2. 掌握PCM编码的实验操作方法；3. 分析PCM编码的优缺点及应用领域。

实验设备和材料1. 信号发生器；2. 示波器；3. PCM编码器；4. 解码器；5. 音频播放器。

实验步骤1. 连接信号发生器和示波器，调节信号发生器输出为正弦波信号；2. 将信号发生器的输出连接到PCM编码器的输入端；3. 设置PCM编码器的采样率和量化位数；4. 将PCM编码器的输出连接到解码器的输入端；5. 连接解码器的输出到音频播放器；6. 调节示波器观察PCM编码器输出信号的波形；7. 播放音频，观察解码器输出的音频效果。

实验原理PCM编码是一种将连续模拟信号转换为离散数字信号的方法。

其基本原理是将模拟信号进行采样和量化。

采样是指在一定时间间隔内对模拟信号进行取样，将连续信号转换为离散信号。

量化是指将采样得到的离散信号映射到离散的量化级别上，以便数字化表示。

在本实验中，信号发生器产生的正弦波信号作为输入信号，经过PCM编码器进行采样和量化处理后，输出为数字信号。

解码器接收到数字信号后，通过解码过程将其还原为模拟信号，最终通过音频播放器播放出来。

PCM编码的优点是可以准确地还原原始信号，保持良好的信号质量。

同时，由于PCM编码是一种线性编码方式，具有较好的抗噪声能力。

然而，PCM编码的缺点是需要较大的存储空间和传输带宽，不适用于对存储和传输资源要求较高的场景。

实验结果与分析通过实验观察，可以发现PCM编码器输出的信号波形与输入信号相似，但存在一定的误差。

pcm编译码实验报告

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pcm编译码实验报告PCM 编译码实验报告一、实验目的1、掌握脉冲编码调制（PCM）的基本原理。

2、熟悉 PCM 编译码系统的构成及工作过程。

3、观察和分析 PCM 编译码过程中的信号波形，理解量化和编码的概念。

二、实验原理PCM 是一种将模拟信号变换成数字信号的编码方式。

其基本原理是对模拟信号进行周期性采样，然后将每个采样值进行量化，并将量化后的数值用二进制编码表示。

采样过程遵循奈奎斯特采样定理，即采样频率应大于模拟信号最高频率的两倍，以保证能够从采样后的信号中无失真地恢复出原始模拟信号。

量化是将采样值在幅度上进行离散化，分为若干个量化级。

量化级的数量决定了量化误差的大小。

编码则是将量化后的数值用二进制代码表示。

常见的编码方式有自然二进制编码、折叠二进制编码等。

在 PCM 编译码系统中，发送端完成采样、量化和编码的过程，将模拟信号转换为数字信号进行传输；接收端则进行相反的过程，即解码、反量化和重建模拟信号。

三、实验仪器与设备1、通信原理实验箱2、示波器3、信号源四、实验内容与步骤1、连接实验设备将通信原理实验箱接通电源。

用信号线将信号源与实验箱的输入端口连接，将实验箱的输出端口与示波器连接。

2、产生模拟信号设置信号源，产生频率为 1kHz、幅度为 2V 的正弦波模拟信号。

3、观察采样过程调节实验箱上的采样频率旋钮，分别设置为不同的值，观察示波器上的采样点。

4、量化与编码观察实验箱上的量化和编码模块，了解量化级的设置和编码方式。

5、传输与接收发送端将编码后的数字信号传输给接收端。

观察接收端解码、反量化后的模拟信号。

6、改变输入信号参数改变模拟信号的频率和幅度，重复上述实验步骤，观察 PCM 编译码的效果。

五、实验结果与分析1、采样频率对信号的影响当采样频率低于奈奎斯特频率时，示波器上的信号出现失真，无法准确还原原始模拟信号。

当采样频率高于奈奎斯特频率时，信号能够较好地还原，随着采样频率的增加，还原效果更加理想。

通信报告111180147王雨PCM ADPCM编译码实验

通信报告111180147王雨PCM ADPCM编译码实验

PCM/ADPCM 编译码实验报告111180147 通信工程 王雨一、实验目的1、了解语音编码的原理，验证PCM/ADPCM 编译码原理；2、比较A 律和μ律编码，掌握两者的编码特点；3、对比PCM 和ADPCM 编码的相同点和不同点；二、实验仪器1、JH5001(Ⅲ)通信原理基础实验箱一台2、双踪示波器一台3、函数信号发生器一台三、实验原理实际语音通话中通过将语音信号抽样、量化、编码之后再通过信道传输。

本实验利用MC145540 集成电路完成PCM/ADPCM 编译码功能，通过对试验箱上各点波形的观测，对比PCM 和ADPCM 两者在抽样时钟、编码数据和输入输出时钟等方面的区别。

实验电路框如下图所示：收PCM 码字U502PCM 编译码器发PCM 码字至用户接口8KHz 同步256KHz 时钟图1PCM 模块电路组成框图跳线器K501测试信号至用户接口TP504TP505TP506TP502TP501TP503跳线器LOOPADPCM2MUXK504-+K502T N ······-+K503T N ······NT实验中将不同开关置于不同位置、示波器探头测量不同测试点以得到不同观测波形，对这些波形进行分析即可得出相应结论。

四、实验内容及分析1.准备工作：加电后，将复接解复接模块中的跳线开关KB03置于左端PCM编码位置，此时MC145540工作在PCM编码状态。

将跳线开关K501设置在右边。

2.PCM/ADPCM编码信号输出时钟和抽样时钟信号观测a、输出时钟和抽样时钟即帧同步时隙信号观测：用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503），观测时以TP504做同步。

测量、分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的频率、占空比以及它们之间的对应关系等。